تخمين پروفيل رسوب در لوله يك مبدل حرارتي با استفاده از روش انتقال حرارت معكوس گراديان مزدوج با مساله الحاقي

Estimation of fouling profile in a heat exchanger pipe applying the conjugate gradient method based on the inverse algorithm

كي از عوامل مؤثر در كاهش راندمان مبدل حرارتي در طول دوره كاركرد رسوب است. رسوب به صورت يك لايه بر روي يك طرف يا هر دو طرف سطح انتقال حرارت قرار ميگيرد و در اثر مقاومت حرارتي كه از خود نشان ميدهد باعث كاهش انتقال حرارت عبوري از سطح ميشود. در نتيجه راندمان مبدل حرارتي را كاهش ميدهد. بر همين اساس اندازه‌گيري رسوب از اهميت فوق العادهاي برخوردار است. با اندازه‌گيري دقيق رسوب و اطمينان از اين كه رسوب از حد مجاز خود فراتر رفته است يا نه مي توان عمليات رسوبزدايي و پاكسازي را انجام داد. در اين تحقيق از روش گراديان مزدوج با مسأله الحاقي CGM جهت تخمين پروفيل لايهي رسوب نامشخص بر روي ديواره دروني لوله، استفاده شده است. نتايج نشان ميدهد كه براي 2 نوع پروفيل رسوب خطي و زيگزاگ كه در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفته، تخمين به بهترين صورت ممكن صورت گرفته است و نتايج بسيار خوبي بدست آمده است. تكنيكي كه در اين تحقيق ارائه شده ميتواند زماني كه ضخامت رسوب از حد مجاز عبور كرده باشد، به عنوان يك سيستم هشداري جهت تميزكاري لوله مبدل حرارتي مورد استفاده قرار گيرد.

One of the factors reducing the efficiency of the heat exchanger during its operation is fouling. Fouling takes place as a layer on one side or both sides of surface heat transfer and the resistances of the heat transfer that it shows cause the decrease in heat transfer through the surface. The measuring scale of fouling is most important. Because accurate measurement of fouling and to ensure that the limit is higher, fouling removal and cleaning operations is essential. A conjugate gradient method (CGM) based on the inverse algorithm is used to estimate the unknown fouling-layer profile on the inner wall of a pipe system using simulated temperature measurements taken within the pipe wall. It is assumed that no prior information is available about the functional form of the unknown profile. Therefore, the procedure is classified as the function estimation in inverse calculation. The temperature data obtained from the direct problem are used to simulate the temperature measurements. The accuracy of the inverse analysis is examined using the simulated exact and inexact temperature measurements. The results show that the excellent estimation of the fouling-layer profile can be obtained for the test case considered in this study. The technique presented in this study can be used in a warning system to call for pipe maintenance when the thickness of fouling exceeds a predefined criterion.