افزایش گرمایی بخاری گازی
افزایش گرمایی بخاری
بحث انرژی و استفاده بهینه از انواع مختلف آن از دیرباز مورد توجه بشر بوده است . امروزه به دلیل گستردگی مصرف گاز، هر گام در راستای طراحی مناسب وسایل گازسوز، کاهش مصرف سوخت و به تبع آن صرفه جویی ارزی کلانی را در کل کشور در پی خواهد داشت. نتیجه این تحقیق در ساخت انواع بخاری گازی دودکشی دار کاربرد داشته و قابل تعمیم در انواع بخاریهای گازی با ظرفیت های ۱۰۰۰۰ ۴۵۰۰ کیلو کالری است . بخاری گازی که برای گرم کردن منازل استفاده می شود . طریق مشعلی که احتراق مخلوط گاز و هوا در سطح آن صورت می گیرد، تولید گرما می کند.
گرمای تولید شده در افزایش گرمایی بخاری
ابتدا به صورت افزایش سمت دودکشی به هر سه شکل مختلف انتقال گرما به بدنه بخاری گازی منتقل شده و پس از انتقال به هوای اطراف باعث گرمایش منزل می شود. گازهای حاصل از احتراق در حالت کلی شامل بخار آب، دی اکسید کربن و مواد خنثی مثل نیتروژن هوا و هوای اضافی خواهد بود. بخاری های گازسوز بر اساس نحوهٔ تخلیه محصولات احتراق و نحوهٔ ورود هوای احتراق در دو دسته بخاری دودکشی دار و بدون دودکشی دستهبندی می شوند. در این مطالعه بخاری های از نوع اول بررسی شده و هدف کلی افزایش بازده گرمایی بخاری بودہ است.
بازده بخاری و افزایش گرمایی بخاری
به صورت نسبت کلی گرمای داده شده به محیط به کلی انرژی آزاد شده از احتراق ( ارزشی گرمایی سوخت در جرم سوخت مصرف شده ) تعریف می شود. در کشورهای دیگر مصرف گاز طبیعی به صورت لوله کشی گاز شهری به دلیل نبود منابع گازی کمتر متداول است و در نتیجه به این مساله به صورتی که در این تحقیق پرداخته شده، توجه نشده است. بیشتر بخاری گازی های موجود در کشور نیز بدون توجه به این مساله و با توجه به چند نمونه خارجی طراحی و ساخته شده اند.
موضوعی که در تحقیق حاضر بیشتر نمود پیدا می کند تاکید مجدد بر اهمیت شبیهسازی مسائل قبل از اقدام به آزمایش است که هزینه و زمان انجام تحقیق را به طور چشمگیری کاهش میدهد.
در این تحقیق از نرم افزار فلوئنت برای شبیه سازی این پدیده استفاده شده است.
بخاری گازی که برای گرم کردن منزل از طریق جابه جا کردن هوای گرم طراحی شده است شامل قسمت های مختلفی است.
۱) مشعلی: قسمتی که اختلاط کامل هوا و سوخت در آن انجام شده و شعله احتراقی در سطح خروجی آن تشکیل می شود.
۲) سطوح کاری: قسمتهایی از بخاری که به دلیل طراحی آن دمای بالاتری دارند. سطوح دیگر که در حین استفادهٔ عادی بخاری با دست تماس پیدا می کنند، مثلاً سطوح نزدیک به شیرهای کنترل دمای پایینتری خواهند داشت. شکلی (۱) سطوح کاری نشان می دهد.
۳) سطوح مانع: سطوحی که در بخاری تعبیه می شود تا جهت و اندازه سرعت جریان هوا و یا مخلوط اولیه و یا گازهای حاصل از احتراق را تغییر دهند.
۴) کلاهک تعدیل جریان خروجی: مانعی که در مسیر تخلیه محصولات احتراق قرار گرفته و از تاثیر شدید جریان مکشی دودکشی بر شعله احتراقی جلوگیری کرده و همچنین اثر منفی جریان هوای معکوس دودکشی بر ثبات شعله مشعلی و احتراق آن را به کمترین مقدار می رساند.
روش انجام تحقیق افزایش گرمایی بخاری
مسئله ای که در این تحقیق مد نظر قرار گرفته است، بهینه سازی شکل و اندازه این موانع جهت رسیدن به بیشترین بازده برای بخاری گازی با کمترین تغییر در افت فشار جریان بوده است. برای این منظور در ابتدا مدل اولیه کوره با شرایط مرزی و ویژگیهای تعیین شده با نرمافزار فلوئنت شبیه سازی شد. نتایج حاصل از آن با نتایج به دست آمده از طریق آزمون نمونه واقعی مقایسه شد. سپس با تکرار شبیه سازی حساسیت نتایج حل عددی نسبت به تغییر متغیرهای ورودی مسئله مثل دمای شعله، شرایط مرزی و ضرایب انتقال گرما که بر اساس نتایج آزمایشگاهی تعیین می شوند، بررسی شد.
آزمون بازده گرمایی در آزمایشگاه
آزمونهای این تحقیق بر اساس استاندارد ملی شماره ۲-۱۲۲۰ و با استفاده از تجهیزاتی که در این استاندارد مشخص شده و تحت ضوابط و شرایط مورد نیاز برای این کار انجام شده است. برای این منظور مطابق دستورالعملی این استاندارد دودکشی مناسب برای بخاری نصب شده، جریان گاز با شرایط تعیین شده تامین شده و وسایل اندازهگیری مورد نیاز در محلی های تعیین شده نصب شدهاند. آزمون ها تحت فشار محیط و با طول دودکشی مشخص شده در استاندارد انجام شدهاند و برای دائمی شدن شرایط آزمون، ثبت نتایج یک ساعت پس از روشن کردن آن انجام شده است.
دما کوره و افزایش گرمایی بخاری
برای حصول اطمینان از دائمی شدن شرایط، تغییرات دمای گازهای احتراقی توسط ترموکوپلی در داخلی کوره به مدت ۱۵ دقیقه مورد توجه قرار گرفته است و در طی این مدت تغییرات آن بیشتر از ۲/۷+ درجه سانتیگراد نبوده است. گازهای احتراق خروجی از دودکشی برای تعیین مقدار دی اکسید کربن و مواد الاینده خروجی توسط انالیزور گاز بررسی شده است. بازده گرمایی بخاری با روش های مختلفی بررسی و بیان می شود. بهترین بیان در رابطه با روشهای اندازهگیری مقایسه انرژی کلی ایجاد شده با انرژی تلف شده از طریق دودکشی است. از بررسی کسر جرمی محصولات احتراق خروجی از دودکشی و دمای گاز خروجی می توان مقدار انرژی خارج شده از دودکش را در مقایسه با انرژی هوای محل گرمایش به دست آورد. بدین ترتیب بازده گرمایی بخاری به صورت رابطه زیر بیان خواهد شد.
ﮔﻠﺨﺎﻧﻪ ﻫﺎی گرمایشی ﺑﺮودتی و ﺗﻬﻮﻳﻪ آن
تهویه و خنک سازی گلخانه
ارسال دیدگاه