شبيه سازي عددي پيش گرمكن بازياب دوار هوا (ژانگستروم) در نيروگاه بخار با هدف بهينه سازي عملكرد حرارتي

Numerical simulation of rotary regenerative air preheater (Ljungstrom) in steam power plant with the aim of optimizing of thermal performance

پيش گرمكن بازياب دوار هوا يكي از تجهيزات اصلي جهت بازيابي انرژي در نيروگاه هاي بخار ميباشد. در تحقيق حاضر به مطالعه پيش گرمكن هوا (ژانگستروم) در نيروگاه بيستون كرمانشاه با هدف بهينه سازي عملكرد حرارتي آن پرداخته شده است. بدين منظور به كمك ديناميك سيالات محاسباتي، شبيه سازي سه بعدي پيش گرمكن دوار هوا براي حل معادلات پيوستگي، اندازه حركت و انرژي در محيط متخلخل و در مختصات مرجع متحرك انجام شده است. نتايج به دست آمده در تحقيق حاضر با داده هاي واقعي نيروگاه تطابق قابل قبولي دارد. در اين تحقيق تاثير سرعت چرخشي بر كارايي پيش گرمكن هوا در بارها و دبي هاي جرمي مختلف براي حالتهاي بدون نشتي و با نشتي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاكي از آن است كه تغيير سرعت چرخشي بركارايي ژانگستروم، در محدوده ي 0/5 تا 4 دور بر دقيقه مؤثر بوده و افزايش بيشتر سرعت، تاثير محسوسي بر كارايي نخواهد داشت. همچنين مطالعه حاضر نشان داد مقدار نشتي تاثير قابل ملاحظه اي در كاهش كارايي مبدل در تمام بارها و سرعت هاي چرخشي دارد. در ادامه به بررسي اثر جنس صفحات ماتريس بر انتقال حرارت در ژانگستروم پرداخته شده است. نتايج نشان داد بهترين عملكرد حرارتي در هر دو حالت بدون نشتي و با نشتي را فولاد ضد زنگ با كمترين نفوذ حرارتي و پائين ترين بازده حرارتي را مس با بيشترين نفوذ حرارتي به خود اختصاص داده است.

Rotary Regenerative Air Preheater (RRAPH) is one of the main equipments for energy recovery in the steam power plants. In this study, air preheater of the Bisotoun Power Plant of Kerrmanshah has been investigated with the aim of optimizing its thermal performance. So, with Computational Fluid Dynamics (CFD), three-dimensional simulation of the rotary air preheater has performed to solve the continuity, momentum and energy equations in porous medium by using moving refrence frame (MRF) method. The results showed acceptable accuracy in comparison with the experimental results which is achieved from the power plant data. In this research, the effect of rotational speed on the efficiency of air preheater in different loads and mass flow rates for both without and with leakage conditions has investigated. The results showed that the impact of the rotational speed on the performance of RRAPH is noticeable in the range of 0.5 to 4 rpm, and after this increase in speed does not have a significant effect on efficiency. The present study also showed that leakage has a significant effect on reduction of the efficiency of the RRAPH in all loads and rotational speeds. In the following, the effect of matrix material change on the efficiency of RRAPH has investigated. According to the results, for both without and with leakage, the best thermal performance is related to the stainless steel, which has the least thermal diffusivity, also the least thermal performance is related to the copper, which has the highest thermal diffusivity.