مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی عددی و مطالعه رفتار ترموهیدرولیکی دسته‌لوله در سیستم‌های نمک‌زدایی تقطیر چند مرحله‌ای جهت بررسی احتمال رسوب‌گذاری

نویسندگان
1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس
2 استادیار دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
تقطیر چند مرحله‌ای، یکی از سیستم‌های آب شیرین‌‌‌‌‌‌کن حرارتی است که امروزه به علت بهره‌وری انرژی و عملکرد بالا بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. پیچیدگی فرآیند و سازوکار‌های انتقال حرارت متفاوت، این سیستم را از دیگر سیستم‌های مانند تبخیر ناگهانی متمایز کرده ‌است. وجود فیلم ریزشی روی ردیف‌های افقی دسته‌لوله اگر چه موجب افزایش انتقال حرارت می‌شود اما احتمال رسوب‌گذاری به ویژه در ردیف‌های پایینی که ضخامت فیلم کاهش می‌یابد، را بالا می‌برد. تبخیر فیلم ریزشی پدیده‌ای خودافزا است زیرا کاهش ضخامت فیلم ریزشی و افزایش انتقال حرارت را در پی دارد که آن نیز دوباره منجر به افزایش تبخیر می‌شود. در کار حاضر یک الگوریتم کاربردی برای طراحی ترموهیدرولیکی و سطوح انتقال حرارت ارائه شده‌است. بر اساس این الگوریتم، توزیع جریان و انتقال حرارت در دسته‌لوله به صورت عددی شبیه‌سازی شده‌است. نتایج حل عددی نشان می‌دهد که بیشترین میزان تغلیظ و احتمال رسوب‌گذاری، در پیرامون ناحیه ورودی لوله‌های ردیف آخر رخ می‌دهد. همچنین توزیع یکنواخت آب تغذیه روی دسته‌لوله منجر به توزیع غیریکنواخت تولید بخار در طول لوله‌ها می‌شود. کیفیت بخار داخل لوله‌ها نیز از ورود تا خروج تقریبا به صورت خطی کاهش می‌یابد در حالیکه سطح عمده هر مقطع از لوله را بخار تشکیل می‌دهد و فیلم مایع تقطیر شده یک رژیم حلقوی را تجربه می‌کند. همچنین کاهش کیفیت بخار و عدم تولید بخار یکنواخت، کارایی حرارتی بخش‌هایی انتهایی لوله را کاهش می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical simulation and thermohydraulic performance analysis of tube-bundle in Multi-effect distillation systems to investigate the risk of precipitation

نویسندگان English

Saeed Azimibavil 1
Ali Jafarian 2
چکیده English

Multi-effect distillation is one of the thermal desalting systems. MEDs have recently come to notice more than other systems because of their high energy utilizing and performance. High complicity and possessing different heat transfer mechanisms have distinguished them from other desalination systems such as Multi-stage flash. In MEDs although formation of thin falling-film layer on horizontal rows of tube-bundle increases heat transfer, however the risk of precipitation will be high especially on lower rows where film thickness is the least. Falling-film evaporation is a self-compensation phenomenon; the more the evaporation, the thinner the film, and subsequently the more the evaporation. In present work, an applicable algorithm is proposed and applied for thermohydraulic design of tube bundle, and heat transfer surface. Flow and heat distribution on tube-bundle is numerically simulated with the advantage of given algorithm. Results show that more concentration and precipitation risk will occur on outer surfaces, near the entrance of last rows. Uniform distribution of feed on tubes will result in non-uniform vapor generation throughout the tube length. Steam quality increases almost linearly inside tubes, whereas its cross-section is occupied by gas phase predominantly; and condensate film will experience an annular regime. Steam quality reduction and non-uniform vapor generation decrease thermal performance of the last zone of the tube-bundle.

کلیدواژه‌ها English

Multi-effect distillation
Tube-bundle
Horizontal-tube falling-film evaporation
Numerical simulation