آموزش شبیه سازی انتقال حرارت از بخاری دارای فن درون اتاق

تهویه مطبوع عبارت است از مجموعه عملیات­ هایی که بر روی جریان هوا صورت می­گیرد تا شرایط هوای محل مورد نظر را برای زیستن، کار کردن، انجام عملیات­ های صنعتی، بهداشتی کردن محیط و ….. فراهم گردد.

عوامل مؤثر بر تهویه مطبوع

تهویه مطبوع عوامل مختلفی را در جریان هوا تنظیم و یا تثبیت می­کند که عبارتند از: درجه­ ی حرارت (temperature)، رطوبت هوا (air moisture)، سرعت وزش باد (air velocity)، پالایش هوا از ذرات گرد و غبار (air filtering)، میکروب­ زدایی و زدودن باکتری­ها (air sterilization) و از بین بردن بوی نامطبوع و گازهای سمی موجود در هوا.

انواع تهویه مطبوع بر مبنای درجه حرارت

• تهویه مطبوع گرمایشی (heating system) جهت کاهش دمای محیط در فصول سرد سال مورد استفاده قرار می­گیرد که شامل سیستم­های حرارت مرکزی مثل شوفاژ با دیگ آب گرم و یا پکیج دیواری و دیگر سیستم ­های حرارت غیرمرکزی مثل بخاری­ ها و شومینه­ ها می­باشد.
• تهویه مطبوع سرمایشی (cooling system) جهت افزایش دما در فصول گرم سال مورد استفاده قرار می­گیرد که شامل کولرهای گازی و آبی و اسپیلت­ ها می­باشد.
• سیستم ­های یکپارچه ­ای متشکل از دو سیستم تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی موجود می­باشد که برای مناطق دو فصلی مناسب می­باشد که شامل چیلرها، فن­کویل ها و هواسازها می­باشند. به مجموعه­ ی یکپارچه از سیستم­ های سرمایشی و گرمایشی و تهویه اصطلاحاً hvac (heating, ventilation, air condition) می­گویند.

انواع فرایند­های موجود در سیستم ­های تهویه مطبوع

• فرایند گرمایش به معنای افزودن انرژی حرارتی به محیط جهت افزایش دما
• فرایند سرمایش به معنای دفع انرژی حرارتی از محیط جهت کاهش دما
• فرایند رطوبت ­زنی به معنای اضافه کردن بخار آب (رطوبت) به محیط جهت افزایش رطوبت
• فرایند رطوبت­ گیری به معنای دفع بخار آب (رطوبت) به محیط جهت کاهش رطوبت
• فرایند پالایش به معنای دفع ذرات خارجی از قبیل گرد و خاک و آلوده ­کننده­ های بیولوژیکی از قبیل حشرات جهت بهبود کیفیت هوا
• فرایند تهویه معنای فرایند تعویض هوا بین محیط بیرون و فضای تهویه شده­ ی داخلی جهت رقیق کردن آلوده کننده­ های گازی موجود در هوا جهت بهبود کیفیت هوای تهویه شامل دو حالت جابه­ جایی طبیعی (ناشی از انرژی شناوری) و جابه­ جایی اجباری (ناشی از عامل مکانیکی خارجی)
• فرایند جابه ­جایی هوا به معنای گردش و اختلاط مداوم جریان هوای داخلی به وسیله­ ی هوای فضای تهویه شده با هدف تهویه مطبوع

شرح مسأله

مسأله­ ی حاضر به بررسی عملکرد جریان هوای گرم در فضای درونی یک اتاق می­باشد. یک بخاری به صورت چسبیده به یکی از دیواره های جانبی اتاق قرار دارد. ساختمان بخاری دارای یک هیتر در مرکز خود می­باشد و در بخش پایینی آن نیز سه فن در هر یک از وجه­ های بخاری قرار دارد که وظیفه ­ی آن دریافت هوای گرم از هیتر به صورت مکش و انتقال این هوای گرم با سرعت بالا به فضای درون اتاق به صورت دمش می­باشد. این مدل شامل هر دو نوع انتقال حرارت جابه­ جایی اجباری و طبیعی می­باشد. هدف مسأله­ ی حاضر، بررسی تأثیر استفاده از فن­ها در افزایش انتقال حرارت و بهبود توزیع متقارن دما در فضای کل اتاق می­باشد.

برای شبیه­ سازی مسأله­ ی حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است:

• شبیه­ سازی مسأله از نظر زمانی به صورت پایا (steady) صورت گرفته است.
• برای شبیه­ سازی از حلگر pressure-based استفاده شده است.
• اثر گرانش زمین بر روی جریان معادل 81 m.s^-2 در نظر گرفته شده است؛ زیرا پدیده­ ی جابه­ جایی طبیعی ناشی از نیروی شناوری در این مدل مورد نظر است.

گام 1) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت سه ­بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. هندسه شامل دو فضای مکعبی شکل می­باشد؛ بدین صورت که فضای مکعبی بزرگ به عنوان فضای اتاق می­باشد و فضای مکعبی کوچک تحت عنوان بخاری درون فضای اتاق قرار دارد. محفظه­ ی بخاری شامل یک هیتر به شکل استوانه درون فضای داخلی خود، یک سطح به عنوان درپوش بخاری و سه سطح به عنوان فن در بخش پایین وجه ­های جانبی بخاری می­باشد. شکل 1 نمایی از هندسه­ ی ترسیمی را نشان می­دهد.

شکل 1 نمایی از هندسه­ ی ترسیمی

شبکه ­بندی مدل با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing و به صورت بدون سازمان انجام گرفته است. در این شبکه ­بندی، تعداد سلول­ های تولیدی برابر 207707 می­باشد. شکل 2 نمایی از شبکه ­بندی را نشان می­دهد.

شکل 2 : نمایی از شبکه­ بندی

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول 1 آمده است :

تعریف شرایط مرزی : سه صفحه­ی مستطیلی شکل در بخش پایینی هیتر وجود دارد که دارای شرط مرزی فن می­باشند. از آنجایی که جریان ورودی به این فن­ها در راستای افقی می­باشد، سرعت دورانی حول محور x در نظر گرفته می­شود؛ بنابراین راستای کلی وزش باد فن­ها در راستای محور x فرض می­شود. گزینه­ی reverse fan direction برای زمانی فعال می­گردد که راستای دمش مورد نظر در فن با جهت حرکت جریانی که در بخش zone average direction فرض شده است، خلاف یک­دیگر باشند. به عنوان مثال، اگر x:-1 به عنوان راستای جریان در ناحیه فرض شده باشد، به دلیل جهت معکوس با راستای دمش فن در جهت مثبت محور x، باید گزینه­ی reverse fan direction فعال گردد. همچنین مقدار پرش فشاری (pressure jump) برای هر یک از فن­ها به صورت یک تابع چندجمله­ای (polynomial) فشار بر حسب سرعت تعریف شده است؛ بدین ترتیب که تابع چندجمله­ای دارای دو ضریب برابر 400 و -2 می­باشد.

استفاده از ideal gas : از آنجایی که در مدل حاضر، جریان هوا توسط فن­ها با سرعت در حال دمش می­باشند، از مدل گاز ایده ­آل برای تعریف هوا استفاده شده است؛ زیرا جریان هوا در طول فرایند، قابلیت تراکم­ پذیری را دارد. در جریان­های تراکم ­پذیر، چگالی مقدار ثابتی نمی­باشد و با توجه به فشار و دما تغییر می­کند که طبق رابطه­ ی قانون گاز ایده­ آل محاسبه می­شود.

گام 3) نتایج نهایی

پس از فرایند حل، کانتور­های دوبعدی مربوط به فشار، سرعت، دما و چگالی جریان هوا در مقاطع مختلف و همچنین بردارهای سرعت حاصل شده است.

خدمات شرکت پردازشگران مهر

برای مدلسازی و شبیه سازی انتقال حرارت بخاری به همراه فن در نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) با ما تماس بگیرید. شرکت ما کارشناسان را در زمینه های مختلف مهندسی جمع آوری کرده است تا از کیفیت شبیه سازی CFD اطمینان حاصل شود. شرکت مهر اولین شرکتی است که شما می توانید با اطمینان خاطر سفارش پروژه CFD  خود را آنلاین انجام دهید. یکی از اهداف ما این است که استفاده از روش های قدرتمند محاسباتی دینامیک سیالات را افزایش داده و مهندسان و کسانی که به دنبال دانش حرفه ای در CFD هستند را آموزش دهیم.

شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی با خدمات ما آسان خواهد شد. برای آموزش کاربرد های CFD و نرم افزارهای شبیه سازی با ما تماس بگیرید. پیشنهاد ما به شما خدمات زیر است. آموزش فلوئنت ,آموزش دینامیک سیالات محاسباتی ,انجام پروژه فلوئنت,مشاوره CFD  ,شبیه سازی با فلوئنت,انجام شبیه سازی با  فلوئنت,مشاوره پایان نامه فلوئنت,آموزش پایان نامه فلوئنت. مهندسان با تجربه ما مشاوره پیشرفته و پشتیبانی فنی مناسب را برای پروژهای دانشگاهی و صنعتی در اختیار شما قرار خواهند داد. شرکت پردازشگران مهر دارای سال ها تجربه در مدیریت و انجام پروژه های CFD است. ما آماده ایم که بهترین خدمات شبیه سازی را در فیلدهای مختلف مهندسی به شما ارائه دهیم.