مطالعه ترموکمپرسور بخار به‌منظور کاهش مصرف انرژی در خط تولید شکر به روش دینامیک سیالات محاسباتی

ترموکمپرسور به‌وسیله قسمت همگرا- واگرا عمل فشرده‌سازی سیال ثانویه را انجام می‌دهد. سادگی و نداشتن بخش متحرک، از جمله مزیت‌های آن نسبت به کمپرسورهای مکانیکی است. فهم جامع از چگونگی عملکرد در داخل ترموکمپرسور، برای استفاده عملی از آن فوق‌العاده مفید خواهد بود. ویژگی‌های ترمودینامیکی جریان‌های ورودی و تغییرات آن‌ها در خروجی، مانند فشار، دما و سرعت نیازمند انجام شبیه‌سازی عددی می‌باشد. در این مطالعه از دینامیک سیالات محاسباتی و کدهای تجاری انسیس فلوئنت برای نمایش جریان داخل ترموکمپرسور در جهت استفاده در کارخانه تولید شکر استفاده شده است. حلگر بر مبنای چگالی به‌عنوان حلگر جریان انتخاب شد و شرط مرزی نوع "فشار ورودی" برای هر دو جریان اولیه و ثانویه در ورودی و شرط مرزی "فشار خروجی" برای مرز خروجی جریان اختلاطی اعمال گردید. از تابع دیواره‌ی استاندارد در نزدیکی دیواره استفاده شد. نتایج نشان داد که در بخش تخلیه ترموکمپرسور، فشار از 1/0 بار به ۳۲/۰ بار تقویت شد و دما افزایشی در حدود 25 درجه نسبت به جریان ثانویه داشت. همچنین عدد ماخ به حدود 15/0 کاهش یافت. برای درک بهتر پدیده اتفاق افتاده در داخل ترموکمپرسور تصاویر گرافیکی آورده شد. در کانتور مربوط به عدد ماخ ابتدا جریان به‌صورت فراصوت ایجاد شد، سپس با گذر از بخش سطح ثابت یک شوک اتفاق افتاد و جریان در دیفیوزر به‌صورت فروصوت درآمد. در انتها، نتیجه‌گیری شد که دینامیک سیالات محاسباتی از پتانسیل خوبی برای پیش‌بینی عملکرد یک ترموکمپرسور به‌منظور استفاده در یک کارخانه تولید شکر برخوردار است.

کلیدواژه ها:

انرژی مصرفی ، ترموکمپرسور ، دینامیک سیالات محاسباتی ، روش حجم محدود