شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی و تحلیل همزمان اکسرژی بویلر فایرتیوب

در این مطالعه، یکی از بویلرهای شرکت نفت فلات قاره ایران در جزیره خارک) درود ۳، واحد بویلر) مورد تحلیل همزمان دینامیک سیالات محاسباتی و اکسرژی قرار گرفته است. بویلر مورد نظر از نوع فایر تیوب و به قطر ۱۳۶۰ و طول mm ۵۹۸۰ و سه گذر لوله می باشد. هندسه مورد نظر در نرم افزار SolidWork رسم شده است و در نرم افزار Fluent معادلات آن حل گردیده است. علاوه بر معادلات ممنتم، از معادلات انرژی و احتراق برای مدل مورد نظر استفاده شده است. فضای محاسباتی شامل مشعل، کوره، محفظه برگشت گازهای داغ در انتهای کوره ها، دسته لوله های پاس دوم، محفظه برگشت گازهای داغ از روی سوپر هیتر به سمت دسته لوله های پاس سوم و در نهایت خروجی دودکش است. توزیع دما، فشار، توزیع سرعت در بویلر و همچنین توزیع غلضت اجزای تولید شده از فرآیند احتراق به دست آورده شده است. نتایج شبیه سازی با داده های تجربی تطابق خوبی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهد که ناحیه بیشینه میزان کسر جرمی NO منطبق با ناحیه بیشینه دمای تشکیل شده در قسمت کوره می باشد. آلوده کننده NO در بخش شعله بیشینه بوده و با انتقال حرارت از کوره و کاهش دمای گاز در انتهای کوره، کاهش می یابد. در ادامه به تحلیل اکسرژی به منظور امکان سنجی بهینه سازی بویلر پرداخته شده است. نتایج تحلیل اکسرژی با مقادیر عملیاتی برای شار حرارت تولیدی توسط سوخت گاز آورده شده و درصد خطا محاسبه گردیده است. نتایج نشان می دهد با افزایش دمای سوخت به C°۱۶۰، نرخ انتقال حرارت تابشی کوره افزایش یافته و دمای شعله و به دنبال آن آلوده کننده NO نیز کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

بویلر فایر تیوب ، دینامیک سیالات محاسباتی ، اکسرژی ، احتراق ، راندمان حرارتی