مطالعه عددي اثر تغيير همزمان پارامترهاي هندسي بر عملكرد اجكتور نيروگاه طوس و انتخاب شرايط بهينه با كمك روش تاگوچي

Numerical Study of Effects of Simultaneous Changes of Geometric Parameters on the Performance of Touss Power Plant Ejector and Selecting Optimal Conditions Using Taguchi Method

اجكتورها كاربرد وسيعي در صنعت دارند، از صنايع غذايي گرفته تا سيكل‌هاي تبريد و صنايع نيروگاهي. از آنجا كه كندانسور نيروگاه بخار در شرايط خلا كار مي‌كند، همواره مقداري هوا به داخل آن نشت مي‌كند كه باعث ايجاد خوردگي فلزي و كاهش بازده كندانسور مي‌شود. بنابراين از اجكتور براي تخليه هواي درون كندانسور استفاده مي‌شود. به‌ مرور زمان، نشت هوا در كندانسور بيشتر شده كه بهبود بازده اجكتور را مي‌طلبد. نسبت مكش يكي از تعاريف اصلي براي بازدهي اجكتور است و افزايش آن موجب افزايش بازده اجكتور مي‌شود و همچنين به‌طور چشمگيري به هندسه آن وابسته است. هدف اين پژوهش بهبود بازده اجكتور نيروگاه طوس با تغيير همزمان دو پارامتر تاثيرگذار موقعيت خروجي نازل و زاويه همگرايي محفظه اختلاط است. هندسه اوليه اجكتور توسط نرم‌افزار فلوينت مورد شبيه‌سازي قرار گرفت و اعتبار نتايج با مطالعات آزمايشگاهي و عددي پيشين سنجيده شد. سپس با استفاده از روش تاگوچي و در گام اول، هندسه‌هاي مختلفي با تغيير همزمان در موقعيت خروجي نازل و زاويه همگرايي محفظه اختلاط انتخاب و در نرم‌افزار فلوينت طراحي و شبيه‌سازي شد. انتخاب هندسه‌هاي گام دوم با تحليل نمودار سيگنال به نويز براي پارامترهاي مذكور و نتايج نسبت مكش در گام اول صورت گرفت و اين رويكرد به‌طور مشابه در گام سوم نيز دنبال شد. نتايج نهايي علاوه بر بهبود 34درصدي در نسبت مكش نشان داد كه ميزان بهينه‌اي براي موقعيت خروجي نازل و زاويه همگرايي محفظه اختلاط وجود دارد كه پيرامون آن، نسبت مكش بيشينه حاصل مي‌شود.

Ejectors are as widely used as in food industries to refrigeration cycles and power plants. Since condensers of steam power plants are operated in vacuum conditions, there is a continuous air leakage, which results in metal corrosion and reduction in efficiency. Therefore, ejectors are used in these systems to remove the air. Over time, leakage increases, which requires more efficiency of ejector. Entrainment ratio (ER) is defined as the main criterion for ejector efficiency and leads to better performance if increased and also depends considerably on geometry of ejector. The aim of this research is to increase efficiency of ejector of Touss Power Plant by simultaneously changing nozzle exit position (NXP) and converging angle of mixing chamber. The main geometry of ejector was simulated by FLUENT and primary results were validated with experimental and computational data. Then, different geometries with simultaneous change in NXP and converging angle of mixing chamber were selected in the first step of Taguchi method and simulated by FLUENT. Geometries of the second step of Taguchi method were selected and designed based on the results of signal-to-noise ratio for the above-mentioned parameters and the values of entrainment ratio in the first step. An identical approach was followed for the third step. Final results showed 34% increase in entrainment ratio and also revealed that there is an optimum value for NXP and converging angle of the mixing chamber around which the value of entrainment ratio is maximum.