ارزیابی عددی اثر نسبت آهنگ دبی جرمی هوا و آب بر عملکرد برج خنک کن دریایی تبخیری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بابل، بابل، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بابل، بابل، ایران

3 دکتری تخصصی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، اثر پارامتر متغیر نسبت­ دبی جرمی آب به هوا بر مشخصه­های عملکردی برج خنک­کن دریایی تبخیری جریان مخالف به صورت عددی بررسی و نتایج حل عددی با داده­های آزمایشگاهی اعتبارسنجی گردید. آهنگ­ کلی انتقال گرما از بالا به پایین برج خنک­کن برای نسبت دبی­های کمتر از یک با افزایش حجم برج کاهش و برای نسبت­های بزرگ­تر از یک، افزایش می­یابد. آهنگ انتقال گرما جابجایی قسمت اعظم انتقال گرما کلی را برای نسبت دبی­های کمتر از یک شامل شده و با کاهش نسبت دبی، کاهش می­یابد. مولفه انتقال گرما تبخیری با کاهش نسبت دبی، افزایش می­یابد. با افزایش نسبت دبی، حجم مورد نیاز برای سرمایش آب افزایش می­یابد. در آب و هوای مرطـوب با افزایش نسبت دبی، حجم برج به شدت افزایش می­یابد. دمای آب خروجی با افزایش دبی جرمی آب، افزایش و با کاهش فشار محیط، کاهش می­یابد. ضریب اثر برج با افزایش نسبت دبی افزایش ولی آهنگ تغییر آن کاهش یافت. نسبت دمای برج با افزایش نسبت دبی یا افزایش فشار محیط، کاهش می­یابد که با کم­شدن این نسبت، این کاهش با سرعت بیشتری رخ می­دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] ASHRAE HVAC system and equipment, chap.36: cooling tower. American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Atlanta, GA, USA, 2016.
[2] Sutherland J., Analysis of mechanical draught counter-flow air-water cool towers. Heat Transfer, Vol.105, pp.576-583, 1983.
[3] Qureshi B. A., Design, rating & exergy analysis of evaporative heat exchangers, MSc. Thesis, King Fahd university of petroleum and mineral, Dhahran, Saudi Arabia, 2004.
[4] Simpson W. M. and Sherwood T.K., Performance of small mechanical draft cooling towers, Refrigerating engineering, Vol.52, No.6, pp.525-543, 574-576, 1946.
[5] Camargo J. R. and Ebinuma C. D., A mathematical model for direct and indirect evaporative cooling air conditioning systems, Proc. of the 9th Brazilian cong. of thermal eng. and sci., 2002.
[6] Hawlader M. N. A. and Lui B. M., Numerical study of the thermal–hydraulic performance of evaporative natural draft cooling towers, Applied Thermal Engineering, Vol.22, pp.41-59, 2002.
[7] Fisenko S. P., Petruchik A. l. and Solodukhin A. D., Evaporative cooling of water in a natural draft cooling tower, Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.45, pp.4683-4694, 2002.
[8] Fisenko S. P., Brin, A. A. and Petruchik A. I., Evaporative cooling of water in a mechanical draft cooling tower, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.47, pp.165-177, 2004.
[9] Qureshi B. A. Zubair, S. M., A complete model of wet cooling towers with fouling in fills, Applied Thermal Engineering, Vol.26, pp.1982-1989, 2006.
[10] Wolters W., Masters A., Vinci B. and Summerfelt S., Design, loading, and water quality in recirculating systems for Atlantic Salmon (Salmo salar) at the USDA ARS National Cold Water Marine Aquaculture Center (Franklin, Maine), Aquacultural Engineering, Vol.41, pp.60–70, 2009.
[11] Herraiz L., Hogg D., Cooper J., Gibbins J. and Lucquiaud M., Reducing water usage with rotary regenerative gas/gas heat exchangers in natural gas-fired power plants with post-combustion carbon capture, Energy, Vol.90, pp.1994-2005, 2015.
[12] Kim B. K. and Jeong Y. H., High cooling water temperature effects on design and operational safety of NPPS in the gulf region, Nuclear Eng. & Tech., Vol.45, No.7, pp.962-968, 2013.
[13] Qi X. and Liu Y., Performance prediction of seawater shower cooling towers, Energy, Vol.97, pp.435–443, 2016.
[14] Koeman N., Creusena R., Zijlstraa M., Grootb C. and Broek W., Membrane distillation of industrial cooling tower blowdown water, Water Resources and Industry, Vol.14, pp.11–17, 2016.
[15] Qiu D., Cao L., Wang Q., Hou F. and Wang X., Experimental and numerical study of 3D stacked dies under forced air coolingMicroelectronics Reliability, Vol.74, pp.34-43, 2017.
[16] Ebrahimi M. and Mahmoodi M., “N‌u‌m‌e‌r‌i‌c‌a‌l s‌i‌m‌u‌l‌a‌t‌i‌o‌n o‌f l‌e‌w‌i‌s f‌a‌c‌t‌o‌r e‌f‌f‌e‌c‌t o‌n c‌h‌a‌r‌a‌c‌t‌e‌r‌i‌s‌t‌i‌c p‌e‌r‌f‌o‌r‌m‌a‌n‌c‌e o‌f a c‌o‌u‌n‌t‌e‌r-f‌l‌o‌w w‌e‌t c‌o‌o‌l‌i‌n‌g t‌o‌w‌e‌r”, Sharif Mechanical Engineering Journal, Vol.30-3, Issue.2.2, pp.39-49, 2014 (In persian).
[17] Li H. W., Duan W. B., Wang S., Zhang X., Sun B. and Hong W. P., Numerical simulation study on different spray rates of three-area water distribution in wet cooling tower of fossil-fuel power station, Applied Thermal Engineering, Accepted Manuscript, 2017.
[18] Mahmoodi M. and Ebrahimi M., Numerical simulation of counter-flow wet cooling tower and water losses effect on characteristic performance, Aerospace Mechanics Journal, Vol.12, No.3, pp.23-34, 2016 (In persian).
[19] Mahmoodi M., Shademani R. and Gorji-Bandpy M., Numerical investigation of heat transfer characteristics in counter-flow seawater cooling tower, International Conference on Science and Engineering, Paris, France, December 2016 (In persian).
[20] Qi X., Liu Y., Guo Q., Yu J. and Yu S., Performance prediction of seawater cooling towers, Energy, Vol.97, pp.435-443, 2016.
[21] Laws J. O., Measurement of the fall velocity of water drops and rain drops, 22nd Annual meeting in Trans. Of the American Geophysical Union, pp.709-721, 1941.
[22] Kloppers J. and Kroger D., The Lewis factor and its influence on the performance prediction of wet-cooling towers, Thermal Science, Vol.44, pp.879-884, 2005.
[23] Gilliland E., Diffusion coefficients in gaseous systems, Industrial & Engineering Chemistry, Vol.26, pp. 681-685, 1934.
[24] Marschall W. and Ranz D., Evaporation from Drops, Chem. Eng. Prog, Vol.48, pp.4, 1952.
[25] Clift R., Grace J. R. and Weber M. E., Bubbles, drops and particles, Vol.3, Academic Press, NewYork, 1978.
[26] Kroger, D., Air-cooled heat exchangers and cooling towers: thermal-flow performance evaluation, Vol.1, Pennwell Corp, 2003.
[27] Turton R., A short note on the drag correlation for spheres, Analytical Toxicology Journal, Vol.47, pp.83-86, 1986.
[28] Khan J. R., Qureshi B. A. and Zubair S. M., A comprehensive design and performance evaluation study of counter-flow wet cooling towers, Refrigeration, Vol.27, pp.914-923, 2004.
[29] Dai Y. J. and Sumathy K., Theoretical study on a cross-flow direct evaporative cooler using honeycomb paper as packing material, Applied Thermal Engineering, pp.1417-1443, 2002.