بررسی و مدل‌سازی ریاضی تاثیر خنک‌سازی قطره‌گیر در چگالش بخار و کاهش هدررفت آب

در این پژوهش با توجه به بحران آب و اهمیت کاهش هدررفت آن در صنعت، مدل‌سازی ریاضی برای بررسی عملکرد مبدل حرارتی به شکل قطره‌گیر در برج‌های خنک‌کننده‌ی تر انجام گرفت. بر این اساس، هندسه‌ای موثرتر دارای عملکرد دوگانه‌ انتخاب شد. هدف این مطالعه، تحلیل تاثیر خنک‌سازی قطره‌گیر بر فرآیند چگالش بخار، همگام با حذف قطرات از جریان هوا جهت بازگشت آب بود. با استفاده از مدل‌سازی و تحلیل مسئله، تاثیر دما و نرخ جرمی هوای سرد بر نرخ چگالش در مقیاس واقعی بررسی شد. در این مدل‌سازی، متغیری جهت معادل سازی جرم هوای خشک و استفاده از رابطه چگالش فیلمی ناسلت برای تحلیل چگالش هوای مرطوب معرفی شد. رویکردی برای طراحی مبدل حرارتی با هدف انتقال حداکثری حرارت و افزایش چگالش روی صفحه نیز ارائه شد. نتایج نشان داد، خنک‌سازی قطره‌گیر می‌تواند سبب چگالش بخار ‌شود و به واسطه‌ی هندسه‌ی آن، حذف قطرات از جریان را نیز ممکن کند. همچنین، استفاده از مبدل‌های حرارتی به شکل قطره‌گیر می‌تواند تا 27 درصد هدررفت آب را تنها از طریق چگالش بخار، کاهش دهد.

analysis and mathematical modeling of the effect of drift eliminator cooling on steam condensation and water loss reduction

in this research, considering the water crisis and the importance of reducing water loss in industry, a mathematical modeling approach was adopted to analyze the performance of a heat exchanger designed as a drift eliminator in wet cooling towers. accordingly, a more effective geometry with dual functionality was selected. the objective of this study was to analyze the impact of drift eliminator cooling on the steam condensation process while simultaneously removing droplets from the air stream to reclaim water. using modeling and problem analysis, the effect of temperature and the mass flow rate of cold air on the condensation rate was examined at a real-world scale. in this modeling, a variable was introduced to equate the mass of dry air and apply the nusselt film condensation equation for analyzing moist air condensation. additionally, an approach was proposed for designing the heat exchanger to maximize heat transfer and enhance condensation on the surface. the results showed that cooling through drift eliminators can facilitate steam condensation and, due to their geometry, also help remove droplets from the flow. furthermore, using heat exchangers in the form of drift eliminators can reduce water loss by up to 27% exclusively through steam condensation.