جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای رضا حسینی)
موضوع: شبیه‌سازی عددی اجکتورهای راه‌انداز مافوق‌صوت هوا در نیروگاه‌های بخار
نام دانشجو: رضا حسینی
استاد راهنما: دکتر رامین کوهی‌کمالی
استادان داور: دکتر احمدرضا پیشه‌ور، دکتر مهدی نیلی احمدآبادی
چکیده
در دنیای امروز که تقاضا برای انرژی پایدار و کارآمد روز به روز افزایش می‌یابد، نیروگاه‌های بخار به عنوان یکی از ستون‌های اصلی تولید برق، نقش کلیدی ایفا می‌کنند. اما چالش‌های عملیاتی این نیروگاه‌ها، مانند نیاز به خلاگیری اولیه کندانسور برای راه‌اندازی ایمن و کارآمد، همواره مهندسان را به جستجوی راه‌حل‌های نوین واداشته است. پیش از آغاز چرخه اصلی، کندانسور باید از هوا و گازهای غیرقابل‌چگالش پاک شود تا فشار داخلی به سطوح پایین برسد و راندمان سیکل رانکین به حداکثر خود دست یابد. این فرآیند، که خلاگیری اولیه نامیده می‌شود، نه تنها زمان راه‌اندازی را کوتاه می‌کند، بلکه از آسیب‌های احتمالی به تجهیزات جلوگیری می‌نماید و مصرف انرژی را بهینه می‌سازد. در گذشته، روش‌های سنتی مانند اجکتورهای بخار دارای محدودیت‌هایی مانند مصرف بالا و تولید سر و صدای زیاد بودند. حال، با ورود اجکتورهای هوای مافوق‌صوت، افق جدیدی گشوده شده‌است: این دستگاه‌ها با بهره‌گیری از هوای ابزار دقیق تحت فشارهایی در بازه‌ی بین 6 تا 8 بار، خلا مورد نیاز را ایجاد می‌کنند. این رویکرد، که بر پایه اصول فیزیکی جریان‌های تراکم‌پذیر و اختلاط دو سیال استوار است، صرفه‌جویی انرژی تا 10 الی15 درصد را ممکن می‌سازد و هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد، زیرا بدون قطعات متحرک عمل می‌کند و دوام بالایی دارد. در این تحقیق، شبیه‌سازی عددی جریان درون اجکتور با سیال عامل هوا انجام شده‌است تا رفتار آن در شرایط عملیاتی واقعی نیروگاه‌ها بررسی گردد. مدل‌سازی بر پایه معادلات حاکم بر جریان‌های آشفته و تراکم‌پذیر صورت گرفته و شرایط عملیاتی شامل فشارهای ورودی در بازه ذکرشده برای سیال محرک و فشار مکش در سطوح پایین مانند 5 تا 10 کیلوپاسکال برای سیال ثانویه تعریف شده است. بخش اصلی تحقیق به بررسی تأثیر پارامترهای هندسی کلیدی از جمله قطر ورودی نازل ثانویه، موقعیت خروجی نازل، قطر خروجی نازل اولیه و قطر مقطع ثابت ناحیه اختلاط اختصاص یافته است. نتایج حاکی از آن است که تنظیم مناسب این پارامترها، به طور مثال انتخاب بهینه قطر ورودی نازل ثانویه، نسبت مکش را تا حدود 20 درصد بهبود می‌بخشد و پایداری جریان را تضمین می‌کند. پیکربندی بهینه، خلا قابل توجهی تا 10 کیلوپاسکال و به اندازه خلا اولیه موردنیاز راه‌اندازی نیروگاه ایجاد می‌نماید و عملکرد پایداری تا فشارهای تخلیه بالاتر ارائه می‌دهد. مقایسه نتایج این مدل با داده‌های تجربی، خطای زیر 10درصد در نقاط بحرانی را نشان می‌دهد. در نهایت، این کار راهی نو برای بهینه‌سازی سیستم‌های خلاگیری در نیروگاه‌های بخار، بدون نیاز به بویلرهای کمکی با طرفیت بالا می‌گشاید و پتانسیل کاربردهای گسترده‌تری در صنایع مرتبط را برجسته می‌سازد.
کلمات کلیدی: اجکتور هوایی، مافوق‌صوت، شبیه‌سازی عددی، نیروگاه بخار، بهینه‌سازی هندسه، نسبت مکش، هوای ابزار دقیق، خلاگیری.