بررسی عملکرد حرارتی ناپایا آب‌شیرین‌کن چند اثره همراه با ترموکمپرسور

با توجه به کاربرد زیاد آب‌شیرین‌کن‌های حرارتی تمایل زیادی به شبیه‌سازی رفتار این دستگاه‌ها وجود دارد که بیشتر پژوهش‌ها روی مدل‌سازی رفتار پایا متمرکز بوده اما برای طراحی دستگاه‌های کنترلی و بررسی عملکرد آن‌ها نیاز به مدل‌سازی رفتار ناپایا داریم. همچنین مطالعات بسیار کمی به نحوه خاموش شدن آب‌شیرین‌کن پرداخته‌اند. در این پژوهش مدل‌سازی عددی پایا و ناپایا، آب‌شیرین‌کن چند اثره همراه در مقیاس صنعتی با چهار اثر، یک کندانسور و یک ترموکمپرسور موردبررسی قرارگرفته شده است. از روش گام و مرتبه متغیر برای حل معادلات دیفرانسیلی استفاده‌شده است. هر اواپراتور به سه فاز بخار، لوله‌ها و آب‌نمک تقسیم‌شده است و سپس معادلات بقای جرم و انرژی در شرایط ناپایا نوشته‌شده است. مدل پایا و ناپایا با داده‌های تجربی اعتبار سنجی شده است. مولفه‌های دما، دبی بخار، دبی آب‌نمک و ارتفاع آب‌نمک در مدل‌سازی عددی حالت ناپایا در هنگام راه‌اندازی، پایا شدن و خاموش شدن دستگاه موردمطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد که بیشترین تغییر دبی آب‌نمک بعد از خاموشی در اثر آخر است که به میزان %42 افزایش می‌یابد همچنین بیشترین تغییر در ارتفاع آب‌نمک در اثر اول است که بعد از 800 ثانیه به 11 برابر حالت‌پایا خواهد رسید که موجب پدیده طغیان خواهد شد.

investigation of unsteady thermal performance of multi-effect desalination with thermal vapor compression

due to the high use of thermal desalination plants, there is a great tendency to simulate their behavior. most of the research is focused on modeling steady behavior, but to design control systems and evaluate their performance, we also need to study unsteady behavior. also, few researchers have studied the system shutdown. in this paper, steady and unsteady modeling of an industrial multi-effect desalination plant with four effects, one condenser, and a thermo compressor has been studied. the variable-step, variable-order method has been used to solve differential equations. each evaporator is divided into three phases of vapor, tubes, and brine then the equations of mass and energy conservation are used. results have been validated with real plant data. the variables of temperature, vapor flow rate, brine flow rate and brine level were studied in unsteady modeling in starting, shutting down, and steady-state conditions. it was found that the largest change in the brine flow rate after shutting down is in the last effect, which increases by 42%. also, the biggest change in the level of the brine is in the first effect, which after 800 seconds will reach 11 times the steady state that will cause the flooding phenomenon.