شبیه سازی و اعتبار سنجی سیستم خنک کاری چگالیده ﻧﯿﺮوﮔﺎه توسط انسیس فلوئنت

اﻣﺮوزه ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﻫﺎي ﺳﯿﮑﻞ ﺗﺮﮐﯿﺒﯽ ﺟﻬﺖ دﻓﻊ اﻧﺮژي ﺣﺮارﺗﯽ ﺑﺨﺎر ﺧﺮوﺟﯽ ﺗﻮرﺑﯿﻦ در ﺳﯿﮑﻞ ﺑﺴﺘﻪ راﻧﮑﯿﻦ ﻣﺠﻬﺰ ﺑﻪ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺧﻨﮏ ﮐﺎري ﻣﯽ ﺑﺎﺷﻨﺪ. در ﺳﺎل ﻫﺎي  اﺧﯿﺮ در ﻣﻨﺎﻃﻖ ﮔﺮم و ﺧﺸﮏ  ﺑﺪﻟﯿﻞ معایب ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎي ﺧﻨﮏ ﮐﺎري نوع ﺗﺮ در ﻧﯿﺮوﮔﺎه ها اﺳﺘﻔﺎده از ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺧﻨﮏ ﮐﺎري نوع ﺧﺸﮏ رواج ﮔﺴﺘﺮده اي ﯾﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ.

در این تحلیل سعی شده است تا نتایج شبیه سازی و اعتبار سنجی سیستم خنک کاری بخار چگالیده نیروگاه توسط نرم افزار انسیس فلوئنت شبیه سازی و تحلیل گردد.

نقد و بررسی : شبیه سازی و اعتبار سنجی سیستم خنک کاری چگالیده ﻧﯿﺮوﮔﺎه توسط انسیس فلوئنت

شبیه سازی و اعتبار سنجی سیستم خنک کاری چگالیده نیروگاه

شبیه سازی و اعتبار سنجی سیستم خنک کاری چگالیده نیروگاه

اﻣﺮوزه ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﻫﺎي ﺳﯿﮑﻞ ﺗﺮﮐﯿﺒﯽ ﺟﻬﺖ دﻓﻊ اﻧﺮژي ﺣﺮارﺗﯽ ﺑﺨﺎر ﺧﺮوﺟﯽ ﺗﻮرﺑﯿﻦ در ﺳﯿﮑﻞ ﺑﺴﺘﻪ راﻧﮑﯿﻦ ﻣﺠﻬﺰ ﺑﻪ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺧﻨﮏ ﮐﺎري ﻣﯽ ﺑﺎﺷﻨﺪ. در ﺳﺎل ﻫﺎي  اﺧﯿﺮ در ﻣﻨﺎﻃﻖ ﮔﺮم و ﺧﺸﮏ  ﺑﺪﻟﯿﻞ معایب ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎي ﺧﻨﮏ ﮐﺎري نوع ﺗﺮ در ﻧﯿﺮوﮔﺎه ها اﺳﺘﻔﺎده از ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺧﻨﮏ ﮐﺎري نوع ﺧﺸﮏ رواج ﮔﺴﺘﺮده اي ﯾﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ.

در این تحلیل سعی شده است تا نتایج شبیه سازی و اعتبار سنجی سیستم خنک کاری بخار چگالیده نیروگاه توسط نرم افزار انسیس فلوئنت شبیه سازی و تحلیل گردد.

سیستم­های خنک­ کاری در نیروگاه­ ها

در نیروگاه­ های سیکل بخار، از بخار داغ خروجی از توربین بخار استفاده­ ی بهینه می­کنند؛ بدین صورت که بخار داغ خروجی از توربین بخار را چگالیده می­کنند و آب حاصل از فرایند تقطیر را به بخش پمپ مربوط به توربین بخار منتقل می­کنند؛ بدین ترتیب از هدر رفتن مقدار قابل توجهی انرژی جلوگیری می­شود. سیستمی که این عملیات خنک­ کاری را انجام می­دهد، اصطلاحاً air-cooled steam condenser نامیده می­شود که نمایی از موفعیت آن در سیکل نیروگاهی در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 : نمایی از سیستم ASCS در سیکل نیروگاهی

 

شرح مسأله

شبیه­ سازی براساس داده ­های مقاله ­ی [1] انجام گرفته است و نتایج حاصل با مقاله اعتبارسنجی شده است. در این شبیه­سازی، به بررسی چگالش بخار داغ به وسیله­ ی فن­های تعبیه شده در سیستم پرداخته شده است. بخار داغ و کم فشار خروجی توربین، از درون هر یک از لوله­ ها عبور می­کند و سپس به فضای درونی صفحات مورب تعبیه شده در دو طرف آن لوله منتقل می­شود. بخش زیرین لوله و فضای داخلی مربوط به صفحات مورب، دارای ساختار متخلخل می­باشد؛ زیرا استفاده از محیط متخلخل موجب افزایش سطوح تماس بین بخار داغ و سیال خنک­ کن می­شود و درنتیجه، تبادل حرارت افزایش یافته و پدیده­ ی چگالش تقویت می­شود. از طرفی دیگر، هوای دمیده شده به وسیله­ ی فن­ های تعبیه شده در زیر هر دو صفحه ی مورب، به عنوان سیال خنک­ کن عمل کرده و موجب چگالش بخار می­شود؛ درواقع، فن هوای خنک موجود در فضای زیر خود را می­ مکد و به سمت صفحات منتقل می­کند و هوای خنک پس از تبادل حرارت گرم شده و به صورت هوای گرم از سیستم خارج می­شود. ساختار مورب این صفحات موجب می­گردد که آب حاصل از چگالش، بر اثر عامل گرانش زمین به پایین حرکت نماید. این فرایند در هر هشت ردیف فن و لوله انجام می­گیرد و نهایتاً آب­های حاصل از چگالش از سیستم خارج می­شود. شکل 2 نمایی از فرایند مذکور را نشان می­دهد.

شکل 2 : نمایی از فرایند چگالش در یک ردیف فن و لوله

 

برای حل مسأله­ ی مذکور چند فرض در نظر گرفته شده است:

  • شبیه­ سازی از نظر زمانی پایا می­باشد.
  • هوا به صورت گاز ایده ­آل ترکم ناپذیر فرض شده است.
  • اثر گرانش زمین معادل 81 m.s-2 در مسأله لحاظ گردیده است.

گام 1) ترسیم هندسه

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم­افزار design modeler طراحی شده است. بخشی از هندسه، به عنوان محیط سیستم در نظر گرفته شده است که هوا در این ناحیه جریان دارد؛ بدین ترتیب که یک بخش ورودی، یک بخش خروجی، کف به عنوان سطح زمین و سایر سطوح به عنوان سطوح متقارن تعریف شده ­اند. در فضای داخلی این محیط، یک سیستم خنک­ کاری شامل هشت ردیف لوله­ ی حامل بخار داغ، صفحات متخلخل مورب در دو طرف هر لوله و تعداد هشت فن روی یک پلتفرم می­باشد. شکل 3 نمایی از هندسه­ ی ترسیمی را نشان می­دهد.

شکل 3 : نمایی از هندسه ­ی ترسیمی

 

گام 2) شبکه­ بندی

شبکه­ بندی مدل حاضر، با استفاده از ansys meshing انجام گرفته است. شبکه بندی مدل از نوع هیبرید بوده و تعداد سلول ­های تولیدی برابر 2668772 می­باشد. شکل 4 نمایی از شبکه ­بندی انجام گرفته را نشان می­ دهد.

شکل 4 : نمایی از شبکه ­بندی

 

گام 3) تعریف set up و حل مسأله

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

جدول 1 : خلاصه مراحل شبیه­ سازی و فرایند حل

 

تعریف محیط متخلخل (porous zone) : بخش زیرین لوله­ های حامل جریان بخار داغ و دو صفحه­ ی مورب متصل به هر لوله از مواد متخلخل تشکیل شده است. علت استفاده از محیط متخلخل، افزایش سطوح تماس بین بخار داغ و جریان هوای سرد می­باشد تا فرایند تقطیر بخار تقویت گردد. مقاومت لزجی در محیط متخلخل معادل معکوس میزان نفوذپذیری سیال درون محیط متخلخل می­باشد. از آنجایی که طبق هندسه ­ی تعریف شده، جهت جریان هوای دمیده شده از فن­ها در راستای عمود (محور y) می­باشد، فرض مسأله براین است که مقدار مقاومت لزجی در این راستا برابر صفر می­باشد؛ به عبارت دیگر، نفوذ هوا در محیط متخلخل در این راستا بی­نهایت است. درحالی که مقاومت لزجی در راستای دو محور دیگر برابر4465730 m-2 در نظر گرفته شده است. مقاومت اینرسی کل معادل 139.6 m-1 می­باشد که در راستای عمود بر صفحات متخلخل اعمال می­گردد؛ بنابراین، با توجه به زاویه­ ی جانمائی صفحات متخلخل، مقاومت اینرسی در راستای محور x معادل 120.9 (139.6*cos30) و در راستای محور y معادل 69.8 (139.6*cos60) می­باشد. همچنین، از آنجایی که فرض شده است جریان در دو راستای x و z محدودیت بسیار بیشتری نسبت به محور y دارد، مقدار مقاومت اینرسی در این دو راستا 1000 برابر حالت نرمال خودشان فرض شده است. لازم به ذکر است که با تعریف مقادیر مقاومت لزجی و اینرسی، نیازی به تعریف مقدار ضریب تخلخل (porosity) نمی­باشد. به طور کلی، نسبت افت فشار به طول مشخصه ­ی سیستم معادل ترم سینک مومنتوم می­باشد که از دو ترم مربوط به مقاومت لزجی و مقاومت اینرسی تشکیل شده است. در فرمول زیر، 1/𝛂 مربوط به مقاومت لزجی و C ضریب مربوط به مقاومت اینرسی می­باشد.

مقادر ثابت (fixed values) : از آنجایی که هدف از مسأله، فرایند تقطیر می­باشد؛ بنابراین، باید دمای ثابت اشباع برای بخار تعریف شود؛ زیرا فرایند چگالش در دمای اشباع در فشار ثابت صورت می­گیرد. این مقدار 319.75 K در نظر گرفته شده است. درواقع، این مقدار ثابت دما مربوط به دمای اشباع در فشار بخار خروجی از توربین می­باشد.

تعریف شرایط مرزی : همه­ ی دیوارهای تعریف شده در هندسه به صورت عایق در نظر گرفته شده ­اند. برای هر یک از هشت فن تعبیه شده، شرط مرزی فن لحاظ شده است. در شرط مرزی فن، باید از pressure jump استفاده کرد؛ زیرا در دوطرف فن در راستای تعیین شده، اختلاف فشار ایجاد خواهد شد. از آنجایی که فن در راستای عمودی در حال دمیدن می­باشد، محور y به عنوان مسیر پرش فشاری در نظر گرفته شده است. مقدار پرش فشاری بر اساس یک تابع چندجمله ای بر حسب سرعت محوری عبوری از سطح فن­ ها به دست می­ آید؛ از این رو، از polynomial استفاده شده است. تابع چندچمله ­ای فشار بر حسب سرعت محوری بدین صورت می­باشد:

 

گام 4) نتایج نهایی

جریان هوای محیط بر روی عملکرد فن­ها تأثیرگذار خواهد بود؛ به طوری که سرعت جریان هوا بر روی میزان دبی حجمی جریان عبوری و همچنین فشار هوای در حال دمیدن به سمت صفحات متخلخل تأثیرگذار خواهد بود. در این شبیه­ سازی سرعت جریان هوا برابر 6 m.s-1 در نظر گرفته شده است. درجدول 2 تغییرات نسبت دبی حجمی هوای عبوری از فن در حالت واقعی به دبی حجمی هوای عبوری در حالت ایده­ آل (بدون تأثیر جریان هوای محیط) نشان داده شده است. مقدار دبی حجمی هوا در حالت ایده­ آل برابر 428 m3.s-1 فرض شده است. نسبت دبی حجمی هوای عبوری در حالت واقعی به حالت ایده­ آل را می­توان تحت عنوان ضریب تأثیر حجمی فن (fan volumetric effeectiveness) تعریف کرد.

شکل 5 : دبی حجمی هوای عبوری از فن­های 1 الی 8

 

 

 

 

 

 

 

 

خدمات شرکت پردازشگران مهر

برای مدلسازی و شبیه سازی سیستم خنک کاری چگالیده ﻧﯿﺮوﮔﺎه 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.

از نرم افزار حلگر دینامیک سیالات محاسباتی انسیس فلوئنت برای شبیه سازی این پروژه استفاده شده است.

بله، با توجه به پروژه مورد نظر، هندسه با گمبیت و یا دیزاین مدلر رسم شده است و برای مش بندی از نرم افزار انسیس مشینگ یا گمبیت استفاده شده است و در فایل های دانلودی شما موجود میباشد.

بله، با خرید پروژه از سایت ما میتوانید از تخفیف 20 درصدی سفارش آموزش پروژه برخوردار شوید. این آموزش در مورد پروژه خریداری شده توسط شما بوده و در صورت تمایل میتوانید آموزش بهبود، بهینه سازی و بررسی پارامتر های مختلف را سفارش دهید.

بنا به انتخاب شما آموزش به صورت حضوری و یا غیر حضوری می باشد، در صورتی که گزینه مورد نظر شما غیر حضوری باشد آموزش به صورت آنلاین انجام شده و در انتهای جلسه آموزشی فیلم ذخیره شده از این جلسه برای شما ارسال خواهد شد.

مشخصات فنی : ANM-20098323

رژیم های سیالاتی

انتقال حرارت

نرم افزار جانبی

Ansys Design Modeler, Ansys Meshing

رشته ها

مکانیک, قدرت

نرم افزار اصلی

ANSYS

ورژن نرم افزار اصلی

Ansys Fluent 18

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “شبیه سازی و اعتبار سنجی سیستم خنک کاری چگالیده ﻧﯿﺮوﮔﺎه توسط انسیس فلوئنت”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
logo-samandehi