تاثیر چگالش بر انتقال حرارت یک مبدل پوسته و لوله با کاربری تولید همزان برق و حرارت

Abstract

در مقاله حاضر عملکرد یک مبدل پوسته و لوله که سیال سرد آن آب شهری و سیال گرم آن گازهای حاصل از احتراق یک موتور احتراق داخلی گازسوز که دارای توان کاری۴/۱۵کیلووات است، بررسی شد. در ابتدا با تغییر دما و دبی جریان آب ورودی، عملکرد مبدل در حالات بدون چگالش و با چگالش در آزمایشگاه بررسی شد تا در ادامه با انجام شبیه‌سازی‌های یک‌بعدی معیاری برای سنجش صحت نتایج عددی وجود داشته باشد. با مقایسه مدل‌های مختلف عددی در نرم‌افزار Aspen B-JAC کم‌خطاترین مدل شبیه‌سازی انتخاب شد تا دیگر تحلیل‌های هزینه‌بر و ناممکن در محیط آزمایشگاه به صورت عددی صورت پذیرند. بررسی اثر حساسیت قطر داخلی لوله‌ها بر عملکرد مبدل در حالت وجود چگالش، افزایش ۵/۴ درصدی انتقال ­حرارت به ازای کاهش قطر لوله‌ها از ۷ به ۶میلی‌متر را پیش‌بینی کرد. تفکیک سهم مراحل مختلف انتقال حرارت نشان از سهم ۲۶/۴% انتقال حرارت نهان در بیشینه دبی آزمایش‌ها برای قطر داخلی ۶میلی‌متر داشت. در انتها مجموعه موتور- مبدل به عنوان یک میکرو CHP بررسی و فرض شد که از مبدل برای گرمایش آب گرم مصرفی یک خانواده ۴نفره در تهران و از موتور احتراقی متصل به ژنراتور برای تولید برق استفاده شود. این مجموعه قادر خواهد بود در ۹ماه گرم سال با یک‌ساعت کار روزانه آب گرم مصرفی را با کاهش ۲۹ درصدی مصرف گاز شهری نسبت به مقدار مصرف مشعل‌های سنتی تامین کند و در عین حال تقریباً ۲ برابر برق مورد نیاز را تولید کند.