مدل‌سازی عددی جریان در خشک‌کن پاششی دو جداره نیمه‌صنعتی و تعیین الگوی انتقال حرارت در دیواره به روش دینامیک سیال محاسباتی

Abstract

مدل‌سازی عددی جریان سیال درون خشک‌کن پاششی دو جداره به صورت تقارن محوری با استفاده از روش دینامیک سیال محاسباتی انجام و جهت مدل‌سازی جریان آشفته، از مدل k-ε استاندارد استفاده شده‌ است. در این راستا، الگوی جریان هوا و تغییرات دمای درون محفظة خشک‌‌کن و در جدارة جریان هوای خنک‌ آن بررسی و عایق‌ مناسب نیز جهت سقف محفظه خشک‌کن‌ انتخاب شد. برای بررسی میزان قابلیت اعتماد و صحت نتایج حاصل از شبیه‌سازی، در آزمایشگاه در ارتفاع‌های مختلف برج خشک‌کن و در فواصل مختلف شعاعی، تغییرات سرعت با سرعت‌سنج سیم داغ و تغییرات دما با حسگرهای نصب شده در خشک‌کن، اندازه‌گیری و با مقادیر حاصل از مدل‌سازی مقایسه شد. بر اساس نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی، الگوی جریان هوا شامل یک هستة مرکزی پر سرعت است که به سمت پایین محفظة‌ خشک‌کن گسترش می‌یابد. در اطراف هسته مرکزی گردابه‌هایی ایجاد می‌شود که باعث برگشت ذرات به طرف بالای برج خشک‌کن خواهد شد. دما در اطراف هسته مرکزی بیشتر است و با دور شدن از این هسته شروع به کاهش می‌کند و این روند تا ناحیة نزدیک دیواره ادامه می‌یابد. خطوط جریان در جدارة خنک‌کننده، نشان­دهندة‌ حرکت هموار لایه‌های جریان هوا در طول مسیر است. تغییرات سرعت در راستای محوری درون جدارة خنک‌کننده بسیار ناچیز است و بیشترین مقدار‌ سرعت در خط مرزی وسط جداره وجود دارد. در جدارة خنک‌کننده در محل اتصال قسمت استوانه‌ای به قسمت مخروطی، اغتشاش اندکی وجود دارد که باعث تغییر مسیر جریان به سمت لایة بیرونی جدارة خنک‌کننده می‌شود. با در نظر گرفتن درصد کاهش اتلاف حرارتی، نسبت رسانش گرمایی به ضخامت عایق (K/L) محاسبه و بر اساس مقدار آن، جنس و ضخامت عایق انتخاب شد.