شبيه سازي عددي اجكتورهاي راه انداز مافوق صوت هوا در نيروگاه هاي بخار

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در دنياي امروز كه تقاضا براي انرژي پايدار و كارآمد روز به روز افزايش مييابد، نيروگاههاي بخار به عنوان يكي از ستونهاي اصلي توليد برق، نقش كليدي ايفا ميكنند. اما چالشهاي عملياتي اين نيروگاهها، مانند نياز به خلاگيري اوليه كندانسور براي راهاندازي ايمن و كارآمد، همواره مهندسان را به جستجوي راهحلهاي نوين واداشته است. پيش از آغاز چرخه اصلي، كندانسور بايد از هوا و گازهاي غيرقابلچگالش پاك شود تا فشار داخلي به سطوح پايين برسد و راندمان سيكل رانكين به حداكثر خود دست يابد. اين فرآيند، كه خلاگيري اوليه ناميده ميشود، نه تنها زمان راهاندازي را كوتاه ميكند، بلكه از آسيبهاي احتمالي به تجهيزات جلوگيري مينمايد و مصرف انرژي را بهينه ميسازد. در گذشته، روشهاي سنتي مانند اجكتورهاي بخار داراي محدوديتهايي مانند مصرف بالا و توليد سر و صداي زياد بودند. حال، با ورود اجكتورهاي هواي مافوقصوت، افق جديدي گشوده شدهاست: اين دستگاهها با بهرهگيري از هواي ابزار دقيق تحت فشارهايي در بازهي بين 6تا 8بار، خلا مورد نياز را ايجاد ميكنند. اين رويكرد، كه بر پايه اصول فيزيكي جريانهاي تراكمپذير و اختلاط دو سيال استوار است، صرفهجويي انرژي تا 10الي 15درصد را ممكن ميسازد و هزينههاي نگهداري را كاهش ميدهد، زيرا بدون قطعات متحرك عمل ميكند و دوام بالايي دارد. در اين تحقيق، شبيهسازي عددي جريان درون اجكتور با سيال عامل هوا انجام شدهاست تا رفتار آن در شرايط عملياتي واقعي نيروگاهها بررسي گردد. مدلسازي بر پايه معادلات حاكم بر جريانهاي آشفته و تراكمپذير صورت گرفته و شرايط عملياتي شامل فشارهاي ورودي در بازه ذكرشده براي سيال محرك و فشار مكش در سطوح پايين مانند 5تا 10كيلوپاسكال براي سيال ثانويه تعريف شده است. بخش اصلي تحقيق به بررسي تأثير پارامترهاي هندسي كليدي از جمله قطر ورودي نازل ثانويه، موقعيت خروجي نازل، قطر خروجي نازل اوليه و قطر مقطع ثابت ناحيه اختلاط اختصاص يافته است. نتايج حاكي از آن است كه تنظيم مناسب اين پارامترها، به طور مثال انتخاب بهينه قطر ورودي نازل ثانويه، نسبت مكش را تا حدود 20درصد بهبود ميبخشد و پايداري جريان را تضمين ميكند. پيكربندي بهينه، خلا قابل توجهي تا 10كيلوپاسكال و به اندازه خلا اوليه موردنياز راهاندازي نيروگاه ايجاد مينمايد و عملكرد پايداري تا فشارهاي تخليه بالاتر ارائه ميدهد. مقايسه نتايج اين مدل با دادههاي تجربي، خطاي زير 10درصد در نقاط بحراني را نشان ميدهد. در نهايت، اين كار راهي نو براي بهينهسازي سيستمهاي خلاگيري در نيروگاههاي بخار، بدون نياز به بويلرهاي كمكي با طرفيت بالا ميگشايد و پتانسيل كاربردهاي گستردهتري در صنايع مرتبط را برجسته ميسازد.

237318

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان