جلسه دفاع پایان ­نامه کارشناسی ارشد (آقای مهدی ترابی)

موضوع:  شبیه‌ سازی عددی و تحلیل تبادل گرمای جابجایی و تشعشعی بین گازهای داغ و دسته‌ لوله‌ ها

ارائه دهنده: مهدی ترابی

استادان راهنما: دکتر محمدرضا توکلی­ نژاد

استادان مشاور: دکتر محسن دوازده امامی

استادان داور: دکتر احمد سوهانکار، دکتر محمدرضا سلیم­ پور

چکیده:

یکی از مبدل‌هایی که در صنعت برای پیش‌گرم کردن هوا استفاده می‌شود، رکوپراتور‌ها هستند. مکانیزم اصلی انتقال حرارت در رکوپراتور‌ها جابجایی بوده و جریان سیال که عمدتا محصولات گازی ناشی از احتراق سوخت هستند، از روی دسته‌ لوله‌ های واقع در رکوپراتور عبور می­ کند. دردمای بالا، علاوه بر مکانیزم انتقال حرارت جابجایی، انتقال حرارت تشعشعی نیز اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. به همین دلیل در این مطالعه، به شبیه‌ سازی انتقال حرارت جابجایی و تشعشعی در رکوپراتورها در دوحالت دوبعدی و سه ­بعدی پرداخته می‌شود. در ابتدا فقط مکانیزم انتقال حرارت جابجایی در نظر گرفته شده و در دمای بالا شبیه‌ سازی انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که در دماهای بالاتر از 800 کلوین، ضریب انتقال حرارت جابجایی بیشتر از 30 درصد با روابط تجربی اختلاف دارد. پس از آن مکانیزم انتقال حرارت تشعشعی و جابجایی به طور همزمان درنظر گرفته شده و شبیه‌ سازی انجام می‌شود. در این حالت نرخ تبادل گرمای تشعشعی به دست آمده با روابط تجربی موجود در حدود 35 درصد اختلاف دارد، زیرا روابط تجربی، شار تشعشعی وارد بر هر لوله را به صورت یکنواخت درنظر می‌گیرد. در حالی که در واقعیت لوله ­های ردیف اول و دوم تشعشع بیشتری را دریافت می‌کنند. با تغییر پارامترهای موثر بر حل مساله مانند عدد رینولدز و گام ­های عرضی و طولی دسته‌ لوله، روابطی برای ضرایب انتقال حرارت جابجایی و تشعشعی به دست می‌آید. نتایج شبیه‌ سازی نشان می‌دهد که ضریب انتقال حرارت کل با افزایش گام طولی و عرضی، به ترتیب افزایش و کاهش می‌یابد. در انتها روابط برازش شده با داده‌ های مبدل پیش‌گرم­کن هوای یک واحد صنعتی اعتبارسنجی شده و نتایج نشان می‌دهد که ضریب انتقال حرارت کلی خارج دسته‌ لوله­ ها در حالت طراحی تنها 7 درصد با ضریب انتقال حرارت به دست آمده از روابط برازش شده تفاوت دارد. درحالی که روابط تجربی خطای در حدود 30 درصد را نشان می‌دهد.