ارائه روشي نوين جهت بهبود انتقال حرارت در راكتورهاي شكست حرارتي هيدروكربن ها

Presenting a new method to improve heat transfer in thermal cracking reactors of hydrocarbons

چكيده: در اين مقاله كه به كاربرد پديده هاي ميان رشته اي مي پردازد به بررسي روشهاي نوين بهبود انتقال حرارت مبدلهاي حرارتي در مهندسي مكانيك پرداخته شده سپس به كاربرد اين روشها در راكتورهاي شيميايي مي پردازد. از آنجا كه در يك راكتور شيميايي علاوه بر انتقال حرارت و افت فشار كه دو مقوله مهم در مبدلهاي حرارتي به شمار مي روند, واكنش شيميايي نيز اضافه مي شود لذا استفاده از روشهاي بهبود انتقال حرارت با حساسيت بيشتر بررسي مي شوند به طوري كه كمترين افت فشار و بيشترين انتقال حرارت را داشته باشند. در اين تحقيق استفاده از فينهاي طولي مستقيم و مارپيچ در راكتورهاي شكست حرارتي بررسي شد و مشخص گرديد كه هر كدام از اين نوع فينها باعث افزايش افت فشار در اثر نيروي اصطكاك يا نيروي درگ مي شوند كه تاثير منفي بر واكنش شيميايي دارند. سپس با انجام محاسبه ضخامت زير لايه ويسكوز براي سيال گازي با ارائه روشي نوين درتبديل رژيم جريان در كنار ديواره از آرام به مغشوش با انجام شبيه سازي CFD شيارهاي محيطي در يك لوله وسپس جمع بندي و نتيجه گيري پيشنهاد شد كه با استفاده از شيارهاي كوچك در جداره راكتور مي توان علاوه بر كاهش افت فشار ناشي از نيروي درگ. با افزايش مولفه شعاعي سرعت به ميزان بيش از 3 برابر لوله صاف انتقال حرارت از جداره لوله به سيال را درزير لايه ويسكوز بهبود بخشيد.

This article which deals with the application of interdisciplinary phenomena,New methods of improving heat transfer of heat exchangers in mechanical engineering have been studied It then applies these methods to chemical reactors.Because in a chemical reactor, in addition to heat transfer and pressure drop, which are two important categories in heat exchangers, a chemical reaction is also added.Therefore, the use of heat transfer improvement methods are examined with more sensitivity so that they have the least pressure drop and the highest heat transfer.In this study, the use of straight and helical longitudinal fins in thermal cracking reactors was investigated an‎d it was found that each of these types of fins increase the pressure drop due to friction or drag force Which have a negative effect on the chemical reaction.Then, by calculating the thickness of the viscous sub lary layer for the gaseous fluid by presenting a new method in converting the flow regime along the wall from laminar to turbulent By performing CFD simulation of peripheral grooves in a pipe Then a conclusion was suggested By using small grooves in the reactor wall can be in addition to reducing the pressure drop caused by drag force,By increasing the radial component of the velocity by more than 3 times the smooth tube, the heat transfer from the pipe wall to the fluid in the boundary layer was improved.