شبیه ‏سازی دینامیک سیالات محاسباتی مبدل ژانگستروم نیروگاه بخار بمنظور برآورد نشتی با استفاده از رویکرد محیط متخلخل

مبدل‌های پیش گرمکن دوار ژانگستروم یکی از مهمترین تجهیزات بازیابی انرژی در نیروگاه ها میباشند. در تحقیق حاضر به کمک رویکرد دینامیک سیالات محاسباتی معادلات پیوستگی، ممنتوم و انرژی در محیط متخلخل و در مختصات مرجع متحرک حل و میزان نشتی این مبدل‌ها ارزیابی شده است. اعتبارسنجی روش عددی ارائه شده توسط انطباق نتایج حل عددی با داده های واقعی نیروگاه تایید شده است. در این تحقیق تاثیر شرایط عملیاتی مختلفی همچون سرعت چرخش ماتریس، جنس صفحات ماتریس و پیشگرم کردن ورودی مبدل بر روی بازده مبدل ژانگستروم مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مقدار نشتی محوری و شعاعی مبدل تخمین و تاثیر استفاده از انواع آب بندها بر روی میزان آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی، حاکی از آن است که افزایش سرعت چرخشی ماتریس تا یک حد معین، استفاده از ماده ای با کمترین نفوذ حرارتی و پیشگرم کردن هوا ورودی به مبدل با در نظر گرفتن ملاحضات اقتصادی منجر به ارتقا عملکرد ژانگستروم میشود. نتایج حاصل از برآورد نشتی نشان میدهد که نشتی غالب در مبدل ژانگستروم نشتی شعاعی میباشد و با استفاده از نشت بندهای دوگانه و سه گانه میزان آن را میتوان بطور قابل ملاحضه ای کاهش داد.

Computational Fluid Dynamics Simulation of Ljungstrom Rotary Preheater in Steam Power Plant for Leakage Assessment Using Porous Media Approach

Ljungstrom rotary air preheaters are applied at power plants to use the waste energy. In this study, by applying the CFD model, mass, momentum, and energy equations in a porous media are solved using moving reference frame (MRF) and the leakage rate content evaluated. The validation of numerical simulation proved by comparison of the numerical results and experimental data. In this study, the effect of different operational conditions such as matrix rotation speed, plate’s material, inlet fluid preheating on the exchanger performance investigated. Also, the value of axial leakage and radial leakage estimated and the effect of using different seal types on leakage rates investigated. Numerical results show increasing the rotational speed up to certain limit, using materials with low thermal diffusivity, and preheating the inlet fluid considering the economical issues, developed the exchanger performance. Leakage estimation results show the radial leakage is the main leakage in the Ljungstrom and using doubleseal and tripleseal can reduce the leakage rates considerably.