تاثیر چگالش بر انتقال حرارت یک مبدل پوسته و لوله با کاربری تولید همزان برق و حرارت

در مقاله حاضر عملکرد یک مبدل پوسته و لوله که سیال سرد آن آب شهری و سیال گرم آن گازهای حاصل از احتراق یک موتور احتراق داخلی گازسوز که دارای توان کاری 15/4کیلووات است، بررسی شد. در ابتدا با تغییر دما و دبی جریان آب ورودی، عملکرد مبدل در حالات بدون چگالش و با چگالش در آزمایشگاه بررسی شد تا در ادامه با انجام شبیه‌سازی‌های یک‌بعدی معیاری برای سنجش صحت نتایج عددی وجود داشته باشد. با مقایسه مدل‌های مختلف عددی در نرم‌افزار aspen bjac کم‌خطاترین مدل شبیه‌سازی انتخاب شد تا دیگر تحلیل‌های هزینه‌بر و ناممکن در محیط آزمایشگاه به صورت عددی صورت پذیرند. بررسی اثر حساسیت قطر داخلی لوله‌ها بر عملکرد مبدل در حالت وجود چگالش، افزایش 5/4 درصدی انتقال حرارت به ازای کاهش قطر لوله‌ها از 7 به 6میلی‌متر را پیش‌بینی کرد. تفکیک سهم مراحل مختلف انتقال حرارت نشان از سهم 26/4% انتقال حرارت نهان در بیشینه دبی آزمایش‌ها برای قطر داخلی 6میلی‌متر داشت. در انتها مجموعه موتور مبدل به عنوان یک میکرو chp بررسی و فرض شد که از مبدل برای گرمایش آب گرم مصرفی یک خانواده 4نفره در تهران و از موتور احتراقی متصل به ژنراتور برای تولید برق استفاده شود. این مجموعه قادر خواهد بود در 9ماه گرم سال با یک‌ساعت کار روزانه آب گرم مصرفی را با کاهش 29 درصدی مصرف گاز شهری نسبت به مقدار مصرف مشعل‌های سنتی تامین کند و در عین حال تقریباً 2 برابر برق مورد نیاز را تولید کند.

Effect of Condensation on the Heat Transfer of a Shell and Tube Heat Exchanger with Use of Combined Heat and Power Generation

In the present paper, the performance of a shell and tube heat exchanger in which its cold working fluid is water and its hot working fluid is flue gases from natural gasfueled internal combustion engine with working power of 15.4 kW was investigated. At first, with changing temperature and flow rate of inlet water, the performance of heat exchanger in both condensation and noncondensation situations was experimentally studied in the laboratory in order to have a criterion for validation of the simulations results in future. By comparing different simulation models in Aspen BJAC software, the least error simulation model was chosen to do the other costly and impossible analyzes numerically in the laboratory environment. The study of the effect of the tube rsquo;s inner diameter on the heat exchanger rsquo;s performance in condensation situation showed 5.4% increase in the heat transfer while inner diameter decreases from 7 to 6 mm. The separation of the different heat transfer stages showed 26.4% of the latent heat transfer in the maximum discharge experiments for the inner diameter of 6 mm. Finally, the engine/heat exchanger set was assessed as micro combined heat and power and assumed that the heat exchanger is used for providing hot water for a 4person family house in Tehran and the combustion engine is used for generating electrical power. This set was able to provide hot water during 9 warm months of a year by 1hour work per day with 29% decrease of fuel consumption in comparison with traditional burners and at the same time, this set provides almost twice the electrical power requirements.