مطالعه تجربی و عددی برج خنک‌کن مرطوب مداربسته و محاسبه ضرایب انتقال حرارت روی سطح خارجی لوله‌های آب گرم

برج خنک‌کن مداربسته به‌عنوان ترکیبی از برج‌های مرطوب و خشک تعریف شده که در آن آب گرم مانند برج‌های خشک از درون دسته لوله‌هایی عبور نموده و هوای محیط به‌صورت اجباری یا طبیعی از روی آن عبور می‌نماید. در این روش در زمان‌هایی که هوای محیط جوابگوی نیاز طرح نیست آب ثانویه به‌صورت سیکل باز گردش نموده و روی لوله‌ها پاشیده می‌شود. در این پژوهش عملکرد یک نمونه از برج خنک‌کن مرطوب مداربسته به‌صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا تاثیر شرایط محیطی بر تغییرات دمایی آب فرآیند، آب اسپری و هوای عبوری از برج مورد ارزیابی قرار گرفته و مقادیر ضرایب انتقال جرم و حرارت روی سطح لوله‌های حاوی آب گرم محاسبه شده است. مطابق با این نتایج، افزایش دما و رطوبت هوای محیط منجر به کاهش ضرایب انتقال جرم و حرارت روی سطح لوله‌ها می‌شود. نرخ کاهش ضرایب انتقال حرارت و جرم با افزایش دمای هوای ورودی از دمای 278 تا k288 به‌ترتیب 3% و 4% و از دمای 288 تا k298 نیز به‌ترتیب 6 و 7% است. با افزایش دما از 298 تا k308 ضرایب انتقال حرارت و جرم هر دو به یکباره 18% کاهش می‌یابند و پس از آن مجدداً این شیب به 4% می‌رسد. نرخ کاهش ضریب انتقال حرارت و جرم با افزایش رطوبت نسبی از 10% تا 20% بسیار ناچیز و از 20% تا 40% تقریباً ثابت و از 40% تا 50% کاهش 16% در ضرایب انتقال حرارت و جرم مشاهده شده است.

Experimental and Numerical Study of Closed Circuit Wet Cooling Tower and Heat Transfer Coefficients Calculation on the Outer Surface of Hot Water Tubes

The closedcircuit cooling tower is described as the combination of both wet and dry cooling towers that hot water passes through the bundle of tubes as in the dry cooling towers and surrounding air passes around them in a forced or natural regimes. Thus, secondary water circulates as an open cycle and is sprayed on the bundle of tubes to preserve the tower cooling process. In the present research, the operation of a model of the closedcircuit wet cooling tower has been investigated numerically and experimentally. The effects of environmental condition on process water temperature, sprayed water temperature and air temperature have been evaluated, and the mass and heat transfer coefficients on the surface of hot water tubes have been calculated. According to these results, surrounding air temperature and humidity increasing decreases the tube outer surface mass and heat transfer coefficients. The mass and heat transfer coefficients rates are decreased by about 3% and 4% between the 278 and 288 K and are 6% and 7% between the 288 and 298 K inlet air temperature, respectively. The mass and heat transfer coefficients are both 18% for air inlet temperature between the 298 and 308 K. After 308 K these values are 4%. The decreasing rate of heat and mass transfer coefficient with increasing relative humidity from 10% to 20% is very low and from 20% to 40% is almost constant, and from 40% to 50% a 16% decrease in heat and mass transfer coefficients is observed.