تخمین پروفیل رسوب در لوله یک مبدل حرارتی با استفاده از روش انتقال حرارت معکوس گرادیان مزدوج با مساله الحاقی

یکی از عوامل موثر در کاهش راندمان مبدل حرارتی در طول دوره کارکرد رسوب است. رسوب به صورت یک لایه بر روی یک طرف یا هر دو طرف سطح انتقال حرارت قرار میگیرد و در اثر مقاومت حرارتی که از خود نشان میدهد باعث کاهش انتقال حرارت عبوری از سطح میشود. در نتیجه راندمان مبدل حرارتی را کاهش میدهد. بر همین اساس اندازه‌گیری رسوب از اهمیت فوق العادهای برخوردار است. با اندازه‌گیری دقیق رسوب و اطمینان از این که رسوب از حد مجاز خود فراتر رفته است یا نه می توان عملیات رسوبزدایی و پاکسازی را انجام داد. در این تحقیق از روش گرادیان مزدوج با مساله الحاقی cgm جهت تخمین پروفیل لایهی رسوب نامشخص بر روی دیواره درونی لوله، استفاده شده است. نتایج نشان میدهد که برای 2 نوع پروفیل رسوب خطی و زیگزاگ که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته، تخمین به بهترین صورت ممکن صورت گرفته است و نتایج بسیار خوبی بدست آمده است. تکنیکی که در این تحقیق ارائه شده میتواند زمانی که ضخامت رسوب از حد مجاز عبور کرده باشد، به عنوان یک سیستم هشداری جهت تمیزکاری لوله مبدل حرارتی مورد استفاده قرار گیرد.

Estimation of fouling profile in a heat exchanger pipe applying the conjugate gradient method based on the inverse algorithm

One of the factors reducing the efficiency of the heat exchanger during its operation is fouling. Fouling takes place as a layer on one side or both sides of surface heat transfer and the resistances of the heat transfer that it shows cause the decrease in heat transfer through the surface. The measuring scale of fouling is most important. Because accurate measurement of fouling and to ensure that the limit is higher, fouling removal and cleaning operations is essential. A conjugate gradient method (CGM) based on the inverse algorithm is used to estimate the unknown foulinglayer profile on the inner wall of a pipe system using simulated temperature measurements taken within the pipe wall. It is assumed that no prior information is available about the functional form of the unknown profile. Therefore, the procedure is classified as the function estimation in inverse calculation. The temperature data obtained from the direct problem are used to simulate the temperature measurements. The accuracy of the inverse analysis is examined using the simulated exact and inexact temperature measurements. The results show that the excellent estimation of the foulinglayer profile can be obtained for the test case considered in this study. The technique presented in this study can be used in a warning system to call for pipe maintenance when the thickness of fouling exceeds a predefined criterion.