شبيه‌سازي و پيش‌بيني پارامترهاي ميدان جريان در ريبويلر

Simulation and prediction of reboiler flow field parameters

شبيه‌سازي و آناليز جريان دوفازي عبوري از دسته لوله ريبويلرهاي كتل و مولدهاي بخار در راستاي آناليز ايمني و طراحي، از اهميت بسزايي برخوردار است. پيچيدگي بالاي هندسي در تحليل ميدان جريان دسته لوله ها بر دشواري هر چه بيشتر تحليل هاي عددي مرسوم افزوده است. يكي از راهكارهاي موجود در راستاي كاهش هزينه محاسبات استفاده از تيوري جسم متخلخل است كه در اين پژوهش به آن پرداخته شده است. در تحليل معادلات حاكم بر جسم متخلخل از معادلات مرتبط با نيروي درگ و نيروي مقاوم ناشي از ديواره لوله هاي كتل ريبويلر بهره گرفته شده است. با توجه به نتايج آزمايشگاهي موجود، دو نوع آرايش مختلف در نظر گرفته شده است. در مطالعه حاضر هندسه موردنظر با توجه به وجود تقارن و يكنواختي چشمه گرمايي دسته لوله ها به صورت دو بعدي و متقارن در نظر گرفته شده است. مشاهده شد افت فشار ناشي از دسته لوله ها مي تواند با دقت مناسبي نسبت به نتايج آزمايشگاهي پيش بيني شود. همچنين كسر حجمي بخار محاسبه شده در پژوهش حاضر با توجه به در نظر گرفتن شرايط مرزي خروجي متفاوت، در مقايسه با فعاليت هاي عددي مشابه تطبيق مناسب تري را نسبت به نتايج تجربي ارايه مي‌كند. ديده مي شود با افزايش توان حرارتي دسته لوله ها كسر حجمي بخار در ناحيه ي حرارتي ريبويلر افزايش پيدا مي كند.

Simulation and analysis of two phase flow that crosses over tube bundles is crucial in safety analysis and design of kettle reboilers and steam generators. The geometry complexity of the tube bundle flow field increases the difficulty of the conventional numerical analysis. One of the methods to reduce the numerical calculations cost is to use the porous media theory instead of the complete tube bundle modeling. Drag and tube bundle resistance force equations have been used in the porous media analysis. Based on available experimental results, two tube bundle arrangements have been considered. Due to existence of symmetric geometry and uniform energy source over the tube bundle, the two dimensional symmetric models have been used as well. It was observed that the predicted pressure drop in this research has acceptable adaptation with the experimental results. Meanwhile, by considering different outlet boundary conditions, calculated void fraction is compared to the experimental results and showed better accuracy than similar CFD research. It was observed that the enhancement of the tube bundle thermal power increases the void fraction in the heating area of the reboiler.