شبیه سازی عملکرد اجکتور بخار در سیکل تبرید

اجکتور یک دستگاه مکانیکی است که به منظور مکش سیال ثانویه با استفاده از تاثیر ونتوری انرژی فشاری سیال محرک را به انرژی جنبشی تبدیل میکند. یکی از معیارهای  طراحی اجکتور نرخ کشندگی است،که به اثر بخشی انرژی مربوط می شود. یکی دیگر از معیار ها نرخ تراکم است که به صورت نسبت فشار جریان تخلیه(جریان خروجی از اجکتور) به فشار جریان ثانویه تعریف میشود. در این شبیه سازی به بررسی سرعت و فشار خروجی از اجکتور میپردازیم. در این پروژه با افزودن حفره هایی در قسمت محفظه اختلاط (mixing tube) شاهد افزایش سرعت در خروجی بودیم.تاثیر برخی از پارامتر های هندسی نظیر قطر نازل اولیه و قطر محفظه اختلاط را می توان به وسیله ی این مدل بررسی کرد.

تمامی فایل های آموزشی قرار داده شده در سایت به صورت آموزش کلی بوده و صرفا جهت معرفی روند انجام پروژه ها در نرم افزار فلوئنت بوده و در هیچ کدام از آن ها، آموزشی در مورد روش تولید هندسه و شبکه بندی ارائه نشده است.
این محصول به همراه آموزش روند انجام کار در نرم افزار فلوئنت توسط نوید باقری نژاد آماده شده است.

نقد و بررسی : شبیه سازی عملکرد اجکتور بخار در سیکل تبرید

شبیه سازی عملکرد اجکتور بخار در سیکل تبرید

مقدمه­ ای بر اجکتور

اجکتور یک تجهیز مکانیکی است که از یک سیال محرک به منظور مکش ماده­ ی ثانویه (گاز، مایع یا ذرات جامد) استفاده می­کنند و درنهایت دو سیال محرک و ماده­ ی مکش یافته با یکدیگر مخلوط شده و از سیستم خارج می­شوند. اجکتورها دو وظیفه­ ی عمده شامل ایجاد خلاء و مکش گازها و همچنین مخلوط کردن سیالات را برعهده دارند. اساس کار اجکتور، ایجاد خلاء جهت مکش سیال مورد نظر (مثل پودر، گرانول، لجن و …) می­باشد که این فرایند بر مبنای تبدیل مداوم انرژی جنبشی و فشاری به یک­دیگر می­باشد. درواقع عملکرد اجکتورها مانند پمپ­ های خلاء می­باشد اما به دلیل عدم وجود قطعات متحرک مکانیکی درون ساختمانشان، از لحاظ اقتصادی صرفه­ی بیشتری دارند. از جمله کاربردهای صنعتی اجکتورها می­توان به صنایع غذایی (جهت بهبود کیفیت کنستانتره­ ی میوه)، پالایشگاه ­ها (جهت جداسازی مواد نفتی سنگین با دمای بالا)، سیکل­ های تبریدی (جهت افزایش فشار بخار به عنوان جایگزین کمپرسور) و ….. اشاره نمود. شکل 1 نمایی از یک اجکتور مورد استفاده در صنعت را نشان می­دهد.

شکل 1 : نمونه­ ای از یک اجکتور صنعتی

 

ساختمان اجکتور به صورت یک شیپوره ­ی همگرا-واگرا می­باشد که با ورود سیال محرک به درون آن و عبور از بخش همگرای نازل، با توجه به معادله­ ی پیوستگی موجب می­شود که سرعت سیال عبوری با کاهش سطح مقطع عبوری جریان، افزایش یابد؛ درواقع انرژی پتانسیل سیال به انرژی جنبشی تبدیل گردد. سپس با توجه به برقراری قانون برنولی، با افزایش سرعت و درنتیجه انرژی جنبشی سیال، فشار سیال کاهش می­یابد. افت فشار حاصل موجب ایجاد خلاء فشاری درون اجکتور می­شود که این امر موجب مکش ماده­ ی ثانویه به درون اجکتور می­گردد. حال سیال محرک و ماده­ی ثانویه­ ی مکش یافته، در مقطع دیفیوزر با یک­دیگر مخلوط شده و تراکم می­یابند. شکل 2 شماتیکی از ساختمان درونی یک اجکتور و اجزای تشکیل دهنده­ ی آن را نشان می­دهد.

شکل 2 : شماتیکی از ساختمان درونی یک اجکتور

 

شرح مسأله

مسأله­ ی حاضر به بررسی جریان بخار آب به عنوان سیال اصلی (محرک) و سیال ثانویه (مکشی) درون یک اجکتور همگرا-واگرا پرداخته است. درواقع هدف از مسأله­ ی حاضر، بررسی رفتار سیال ابتدایی و ثانویه پس از عبور از نازل همگرا-وگرای داخلی و دیفیوزر اجکتور می­باشد. در مدل حاضر، باید در اثر ایجاد اختلاف فشار خلاء بین دو سیال ورودی، پدیده­ ی مکش برای سیال ثانویه اتفاق بیفتد و همچنین عدد ماخ مربوط به جریان سیال درون اجکتور افزایش بیاید. برای تحلیل این مدل، پارمترهایی مثل عدد ماخ، سرعت و فشار بر اساس حرکت جریان سیال در راستای طولی اجکتور مورد بررسی قرار گرفته است.

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

  • شبیه­ سازی از نظر زمانی پایا (steady) در نظر گرفته شده است.
  • حل مسأله بر اساس دیدگاه density-based انجام گرفته است؛ زیرا در مدل­­ هایی مثل نازل­ همگرا-واگرای مذکور، سیال تراکم ­پذیر می­باشد و عدد ماخ جریان بالا می­باشد (بیشتر از 3).
  • با توجه به ترسیم نیمی از هندسه، از روش حل تقارنی axisymmetric استفاده شده است.
  • اثر گرانش زمین در شبیه­ سازی لحاظ نشده است.

 

گام 1) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت دو بعدی در نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. با توجه به ساختار متقارن نازل­ و دیفیوزر اجکتور، فقط نیمی از اجکتور طراحی شده است. هندسه­ ی مورد نظر از دو مقطع ورودی برای جریان­­ های مربوط به سیال محرک و سیال ثانویه، یک خروجی برای سیال خروجی اختلاط یافته و یک بخش داخلی به عنوان دیواره ­ی نازل تشکیل شده است. شکل 3 نمایی از هندسه­ ی ترسیمی را نشان می­ دهد.

شکل 3 : نمایی از هندسه­ ی ترسیمی

 

هندسه­ ی مسأله بر اساس شماتیک و ابعاد اجکتور نمونه­ ی موجود در شکل 4 طراحی شده است.

 

شکل 4 : شماتیکی از اجکتور نمونه

 

شبکه بندی مدل توسط نرم­ افزار ansys meshing انجام گرفته است؛ به صورتی که شبکه­ ی حاضر از نوع بدون سازمان بوده و دارای 51990 سلول می­باشد. با توجه به حساسیت سیال به سطح مقطع­ های عبوری، در هر یک از لبه­ های تعریف شده برای هندسه­ ی مذکور، از شبکه­ بندی دستی استفاده شده است تا دقت مش در نقاط حساس ­تر افزایش یابد. همچنین از روش face meshing برای یکنواخت کردن ساختار مش­ ها استفاده شده است. شکل 5 نمایی از شبکه ­بندی انجام گرفته را نشان می­ دهد.

شکل 5 : نمایی از شبکه بندی

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

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

جدول 1 : خلاصه مراحل شبیه­ سازی و فرایند حل

 

حلگر density-based : با توجه به این که در مدل حاضر، از یک نازل همگرا-واگرا جهت ورود سیال محرک استفاده شده است، سرعت سیال به طور قابل توجهی افزایش می­یابد؛ به طوری که سرعت سیال از سرعت صوت درون سیال بیشتر می­شود. سپس سیال محرک و سیال ثانویه اختلاط پیدا می­کنند و متراکم می­شوند. در این گونه مسائل که عدد ماخ بزرگ می­باشد، از دیدگاه حل مبتنی بر چگالی استفاده می­شود.

شکل 6 نموداری از تغییرات فشار و سرعت سیال محرک، سیال ثانویه و مخلوط سیالات را نسبت به سرعت صوت در سیال در راستای طولی اجکتور نشان می­دهد.

شکل 6 : نمودار تغییرات سرعت و فشار جریان سیال در طول اجکتور

 

شرایط مرزی : ابتدا شرایط عملکردی سیستم به صورتی تعریف شده است که فشار عملکردی معادل صفر در نظر گرفته شده است؛ بنابراین، در این حالت بین فشار مطلق و فشار نسبی تفاوتی وجود نخواهد داشت. از آنجایی که مکانیزم عملکردی اجکتور مبتنی بر مکش یک سیال ثانویه با تبدیل انرژی فشاری یک سیال محرک به انرژی جنبشی می­باشد، باید برای تعریف شرایط مرزی در ورودی­ ها و خروجی اجکتور از شرط فشاری استفاده کرد. نحوه­ ی انتخاب فشار نسبی کل در دو ورودی مربوط به اجکتور به گونه­ ای می­باشد که بزرگ­تر بودن فشار در ورودی سیال اصلی موجب ایجاد فشار مکشی برای سیال ثانویه می­گردد. از گزینه­ ی­ pressure total gauge برای تعریف اختلاف فشار به عنوان عامل راندن جریان سیال به درون سیستم استفاده می­شود؛ درحالی که از گزینه­ی supersonic gauge pressure برای تعریف فشار استاتیکی در جایی که جریان به طور محلی مافوق صوت می­شود، و از initial gauge pressure برای تعریف فشار مورد استفاده در مرز ورودی وقتی مقدارده ی اولیه بر اساس این مرز انجام بگیرد، مورد استفاده قرار می­کیرد. باید این نکته را اضافه کرد که در جریان­های تراکم ناپذیر از رابطه­ ی Ptotal=Pstatic+0.5⍴V2 استفاده می­شود.

 

 

پیشنهادات شرکت پردازشگران مهر

برای مدلسازی و شبیه سازی عملکرد اجکتور با نازل اولیه همگرا-واگرا به همراه حفره ها در محفظه اختلاط، 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-11067514110

نرم افزار جانبی

Ansys Design Modeler, Ansys Meshing

رژیم های سیالاتی

——, –

نرم افزار اصلی

Fluent

ورژن نرم افزار اصلی

Ansys Fluent 18

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “شبیه سازی عملکرد اجکتور بخار در سیکل تبرید”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
logo-samandehi