شبیه سازی عددی انتقال حرارت آشفته در بویلر با سیال فوق بحرانی و شرایط گرمایی نامتقارن

انتقال حرارت در بویلر با سیال فوق بحرانی، به صورت نامتقارن می باشد. همچنین در این نوع بویلرها، لوله ها هم به صورت افقی و هم به صورت شیب دار نصب می گردند. اما معمولا در کارهای بررسی شده، انتقال حرارت به صورت متقارن و یا لوله ها به صورت افقی یا عمودی در نظر گرفته می شوند. بنابراین در مقاله حاضر، انتقال حرارت در یک لوله بویلر با سیال فوق بحرانی که در آن هم قسمت افقی و هم قسمت شیب دار وجود دارد مورد مطالعه و تحلیل قرار می گیرد. شار حرارتی لوله به صورت نامتقارن در نظر گرفته شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار فلوئنت انجام گردیده است. همچنین از پایگاه داده REFPROP برای اعمال خصوصیات سیال فوق بحرانی آب استفاده گردیده است. به منظور مدل سازی آشفتگی، از مدل RNG k-ε مبتنی بر ناویراستوکس میانگیری شده رینولدز استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که بیشترین و کمترین دمای دیواره داخلی لوله به ترتیب در ارتفاع های m ۱۰ و m ۵/۱۵ در محدوده دمای شبه بحرانی ( oC۳۸۰) قرار می گیرند. بیشترین دمای دیواره لوله از ابتدا تا انتهای لوله بین oC ۶۰۳ تا oC ۶۶۶ تغییر می یابد. همچنین عدد ناسلت با افزایش ارتفاع لوله افزایش یافته و مقدار آن در نزدیکی دمای شبه بحرانی، افزایش چشمگیری می یابد. در این محدوده مقدار عدد ناسلت به ۶۸۰۰ می رسد که ۶/۳ برابر مقدار آن در ورودی لوله است.

کلیدواژه ها:

بویلر فوق بحرانی ، نقطه شبه بحرانی ، حل عددی ، شار حرارتی نامتقارن ، خواص ترموفیزیکی