بررسی عددی افزایش عملکرد برج خنک‌کن (هلر) با استفاده از تزریق گازهای خروجی از سیکل در نیروگاه سیکل ترکیبی سبلان

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

2 مدیر گروه سیستم‌های سوخت‌رسانی گاز و گازوییل، بویلر و پایپینگ در نیروگاه، شرکت توسعه و احداث نیروگاه‌های مپنا (توسعه ۲)

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران

چکیده

در مطالعه حاضر به کمک روش عددی، مکش طبیعی برج خنک‌کن با تزریق گازهای حاصل از احتراق از بخش سیکل ترکیبی در نیروگاه سیکل ترکیبی سبلان بررسی شده است. این مدل‌سازی با نتایج واقعی و محاسبات ترمومکانیکی جهت بهبود عملکرد راندمان حرارتی برج خنک‌کن در نیروگاه سیکل ترکیبی سبلان مورد ارزیابی قرار گرفته است. سرعت باد منطقه‌ای 3 متر بر ثانیه به عنوان مبنا قرارگرفته و تحلیل عددی در دو حالت برج بدون نازل تزریق دود و برج مجهز به نازل تزریق دود مورد بررسی قرار گرفته است و تأثیرات آن با توجه به مدل‌های واقعی موردبررسی قرارگرفته است. نتایج حاصله در زمینه توزیع فشار و دما و میدان سرعت جریان و همچنین میزان حرارتی که در برج دفع می‌شود نشان می‌دهد که برآیند سه اثر مذکور، باعث افزایش دبی جرمی عبوری از برج می‌گردد که این افزایش باعث بهبود راندمان حرارتی برج به میزان 15 درصد و دبی جرمی هوای عبوری به میزان 16 درصد در شرایط طراحی خواهد شد. اما از طرفی بکارگیری این نازل تأثیر ناچیزی بر اختلاف دمای میانگین ایجادشده در دلتاها و سطوح حرارتی خواهد داشت. این امر بیانگر کارآمد بودن این روش در بهبود عملکرد برج خنک‌کن و افزایش راندمان حرارتی برج خنک‌کن در نیروگاه سیکل ترکیبی سبلان می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] du Preez, A.F. and Kröger, D.G. The effect of the heat exchanger arrangement and wind-break walls on the performance of natural draft dry-cooling towers subjected to cross-winds. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 58(3):293 – 303, 1995.

[2] ding Wei, Qing, yin Zhang, Bo, qi Liu, Ke, dong Du, Xiang, and zhong Meng, Xian. A study of the unfavorable effects of wind on the cooling efficiency of dry cooling towers. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 54-55:633 – 643, 1995. Third Asian-Pacific Symposium on Wind Engineering.

[3] Su, M.D., Tang, G.F., and Fu, S. Numerical simulation of fluid flow and thermal performance of a dry-cooling tower under cross wind condition. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 79(3):289 – 306, 1999.

[4] Kapas, N. Behavior of natural draught cooling towers in wind, 2003.

[5] Al-Waked, Rafat and Behnia, Masud. The performance of natural draft dry cooling towers under crosswind: Cfd study. International Journal of Energy Research, 28(2):147–161, 2004.

[6] Al-Waked, Rafat and Behnia, Masud. The effect of windbreak walls on the thermal performance of natural draft dry cooling towers. Heat Transfer Engineering, 26(8):50– 62, 2005.

[7] Al-Waked, Rafat and Behnia, Masud. Cfd simulation of wet cooling towers. Applied Thermal Engineering, 26(4):382–395, 3 2006.

[8] Al-Waked, Rafat and Behnia, Masud. Enhancing performance of wet cooling towers. Energy Conversion and Management, 48(10):2638 – 2648, 2007.

[9] Ghafari, Samad, Golneshan, Ali-Akbar, and Mokhtarpoor, Reza. Effect of crosswind and air temperature on the thermal performance of natural draft dry cooling tower (nddct). in 16th Annual Conference of Mechanical Engineering, 2008.

[10] Wan, C, Chen, S L, Ma, T S, Chen, L, Lv, K, and Jing, T. Study on the performance of indirect air-cooled system influenced by environmental temperature. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 188:012094, oct 2018.

[11] Chen, You Liang, Shi, Yong Feng, Hao, Jian Gang, Chang, Hao, and Sun, Feng Zhong. Experimental research on optimizing inlet airflow of wet cooling towers under crosswind conditions. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 114:012005, jan 2018.

[12] Wang, Weiliang, Zhang, Hai, Liu, Pei, Li, Zheng, Lv, Junfu, and Ni, Weidou. The cooling performance of a natural draft dry cooling tower under crosswind and an enclosure approach to cooling efficiency enhancement. Applied Energy, 186:336 – 346, 2017. Sustainable Thermal Energy Management (SusTEM2015).

[13] Zhao, Y.B., Long, Guoqing, Sun, Fengzhong, Li, Yan, and Zhang, Cuijiao. Numerical study on the cooling performance of dry cooling tower with vertical two-pass column radiators under crosswind. Applied Thermal Engineering, 75:1106 – 1117, 2015.

[14] Ghafari, Samad and Golneshan, Ali-Akbar. Wind effects and the challenge to enhance thermal performance of three aligned natural draft dry cooling towers. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Mechanical Engineering, 42(4):347–354, Dec 2018.

[15] Goudarzi, Mohammad Ali. Proposing a new technique to enhance thermal performance and reduce structural design wind loads for natural drought cooling towers. Energy, 62:164 – 172, 2013.

[16] Seifi, Ali Reza, Akbari, Omid Ali, Alrashed, Abdullah A.A.A., Afshary, Fazel, Shabani, Gholamreza Ahmadi Sheikh, Seifi, Reza, Goodarzi, Marjan, and Pourfattah, Farzad. Effects of external wind breakers of heller dry cooling system in power plants. Applied Thermal Engineering, 129:1124 – 1134, 2018.

[17] Alavi, Seyed Rashid and Rahmati, Mehdi. Experimental investigation on thermal performance of natural draft wet cooling towers employing an innovative wind-creator setup. Energy Conversion and Management, 122:504 – 514, 2016.

[18] Orszag, S. A., Yakhot, V., Flannery, W. S., Boysan, F., Choudhury, D., and Maruzewski, J. Renormalization group modeling and turbulence simulations. in International Conference on Near-Wall Turbulent Flows, Tempe, AZ.

[19] Jahangiri, A. 3-d numerical analysis of the effect of flue gas injection into three aligned natural draft dry cooling towers under crosswind. Master’s thesis, University of Shiraz, Iran, 2009.

[۲۰] جهانگیری, علی و گلنشان, علی اکبر. بررسی بهبود عملکرد حرارتی برج هلر بر اثر تزریق دود اگزوز به درون آن. در اولین کنفرانس ملی صنعت نیروگاههای حرارتی. دانشکده فنی دانشگاه تهران, 1388.

[۲۱] جهانگیری, علی و گلنشان, علی اکبر. بهبود عملکرد سه برج خنک کن هلر با استفاده از تزریق دود و دیوارهای بادشکن در جهات وزش باد. در هجدهمین کنفرانس سالانه مهندسی مکانیک. دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شریف, 1389.

[22] Chen, Lei, Yang, Lijun, Du, Xiaoze, and Yang, Yongping. Flue gas diffusion for integrated dry-cooling tower and stack system in power plants. International Journal of Thermal Sciences, 114:257 – 270, 2017.

[23] Liao, H.T., Yang, L.J., Du, X.Z., and Yang, Y.P. Influences of height to diameter ratios of dry-cooling tower upon thermo-flow characteristics of indirect dry cooling system. International Journal of Thermal Sciences, 94:178 – 192, 2015.