بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله اثرات استفاده از لوله هاي خان دار در طراحی مدار تولید بخار در بویلر هاي نیروگاهی -که شامل طراحی کوره و محاسبات چرخش طبیعی می باشد- مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا صحت روش محاسبات بصورت موردي و براي پارامتر هاي طراحی بویلر نیروگاه توس ارزیابی شده و سپس تلاش می شود با استفاده از حدود ارتقا یافته حاشیه اطمینان سیستم براي لوله هاي خان دار، ابعاد مدار تولید بخار اعم از کوره و سیکل چرخش طبیعی کاهش داده شود.
مقدمه
بویلرهاي مشعلدار نیروگاهی بطور کلی به دو دسته یکبارگذر - Once Through - و درامدار - Drum Type - تقسیم میگردند. در بویلرهاي یکبارگذر که فشار کارکرد آنها عموما در فشار بحرانی و فوق بحرانی آب میباشد، آب در حالت اشباع بطور ناگهانی به بخار اشباع تبدیل شده و بمنظور رسیدن به نقطه سوپرهیت وارد سوپرهیترها میگردد. در بویلرهاي درام دار که فشار کارکرد آنها پایین تر از فشار بحرانی آب میباشد، آب با ورود به درام و انتقال به واتروالها بصورت جزئی تبخیر شده و پس از بازگشت مخلوط دوفازي تولید شده به درام با جدایش آب و بخار، بخار تولیدي جهت سوپرهیت شدن وارد سوپرهیتر میگردد.
چرخش جریان در بویلرهاي درامدار به دو روش طبیعی و اجباري صورت میگردد که در چرخش طبیعی از اختلاف فشار ایجاد شده توسط لولههاي پایین آورنده آب از درام جهت چرخش جریان در واتروالها استفاده میگردد که ارتفاع لولههاي پایین آورنده به منظور تامین هد فشاري سیستم در این حالت، با کیفیت بخار تولیدي توسط واتروالها رابطه عکس دارد.
در چرخش اجباري از پمپهاي سیرکولاتور جهت انتقال آب از درام به واتروالها استفاده میگردد. در هر دو حالت چرخش طبیعی و اجباري از آنجا که انتقال حرارت در واتروالها به تولید مخلوط دوفازي آب و بخار میانجامد، در شرایط طراحی با توجه به شار حرارتی، فشار کارکرد، کیفیت بخار مورد نیاز و نرخ ویژه جریان، مقداري براي شار حرارتی بحرانی - Critical Heat Flux :CHF - وجود خواهد داشت که بمنظور جلوگیري از سوختگی لوله، شار حرارتی واقعی همواره باید مقداري کمتر از آن باشد. در سال 2005 توکاکوویک و همکاران[1] اثرات استفاده از لوله هاي خاندار بر وضعیت جدایش از جوشش هستهاي - Departure from - nucleate boiling : DNB را براي بویلر نیروگاه کولوبارا در چرخش اجباري مورد مطالعه قرار دادند.
نتایج این مطالعه حاکی از آنست که استفاده از لولههاي خاندار، به میزان قابل توجهی توانایی سیستم جهت تولید کیفیت بخار بیشتر همراه با ایمنی مناسب را افزایش میدهد. این نتیجه نشان دهنده آنست که بمنظور تولید کیفیت بخار بیشتر براي کاهش ارتفاع لولههاي پایین آورنده، میتوان از ایجاد الگوي جریان چرخشی لولههاي خاندار استفاده کرد.
ذکر این نکته لازم است که افت فشار در لولههاي خاندار نسبت به لولههاي صاف با ابعاد مشابه افزایش مییابد ولی در شرایطی که کیفیت بخار تولیدي سیستم بالا باشد، این افزایش بطور قابل ملاحظهاي جبران میگردد. در این مقاله با استفاده از کد نوشته شده در نرم افزار MATLAB ابتدا طراحی کوره و سپس طراحی هیدرولیک مسیرچرخش با لولههاي صاف مورد بررسی قرار گرفته و سپس با بکارگیري لوله هاي خاندار و طراحی با امکان دستیابی به کیفیت بخار بیشتر در واتروالها طبق [2]، به بررسی تغییرهاي ایجاد شده در ابعاد بویلر و همچنین شرایط DNB پرداخته میشود.
افت فشار در ناحیه تکفاز بصورت اصطکاکی و هیدرواستاتیکی و در ناحیه دوفاز که در آن جریان بصورت دوفاز و جوششی میباشد بصورت اصطکاکی، هیدرواستاتیکی و شتابگیري میباشد. در لولههاي رایزر که در خارج از کوره قرار دارند و انرژي حرارتی به آنها منتقل نمیشود، جریان بصورت دوفاز و آدیاباتیک فرض میشود و افت فشار در آن بصورت اصطکاکی، هیدرواستاتیکی و محلی خواهد بود. در ناحیه دوفاز افت فشار اصطکاکی از میانگین نتایج بدست آمده از دو مدل جریان همگن - Homogenous Flow : HM - و جریان مجزا - Dispersed Flow : DP - محاسبه میگردد.
