بخشی از مقاله
چکیده
سیستمهاي خنککن نیروگاهی به عنوان یکی از مهمترین بخشهاي تمامی نیروگاههاي حرارتی همواره مورد توجه خاص بودهاند. راندمان این بخش سیستم به طور مستقیم بر راندمان نیروگاه اثر میگذارد. عملکرد سیستم خنککن خشک هلر نیز مانند انواع دیگر سیستمهاي خنککن به شدت تحت تأثیر نامطلوب وزش باد قرار میگیرد. در صورت وزش شدید باد ممکن است کارآیی حرارتی برجهاي هلر تا حدود چهل درصد کاهش یابد. تأثیر نامطلوب وزش باد بر عملکرد حرارتی برج ناشی از دو عامل جریانهاي گردابهاي در اطراف رادیاتورها و کج شدن پلوم خروجی از دودکش آنها است. تا به حال پژوهشهاي زیادي در مورد به کارگیري دیوار بادشکن در کنار رادیاتورها به منظور کاهش اثرات گردابهاي انجام شده است.
در تحقیقی نیز براي کاهش اثر خفگی دهانه خروجی دودکش برج که ناشی از کج شدن پلوم خروجی از آن میباشد، استفاده از دودکش داراي سطح مقطع خروجی با زاویه بهینه 27 درجه نسبت به افق پیشنهاد شده است. در این تحقیق براي کاهش اثرات نامطلوب وزش باد طرحی پیشنهاد شده است که شبیه سازي عددي آن نشان داد با اجراي آن میتوان تا شصت و چهار درصد عملکرد حرارتی برج را نسبت به شرایط فعلی به هنگام وزش باد بهبود بخشید.
کلید واژه: برج خنککن خشک هلر، باد، پلوم، دودکش، دیوار بادشکن.
مقدمه
یکی از مهمترین تجهیزات نیروگاههاي بخار برجهاي خنککن هستند. در مناطقی که با کمبود منابع آب مواجه هستند از برجهاي خنککن خشک استفاده میشود. این برجها از دو قسمت نسبتاً متمایز تشکیل شدهاند. قسمت تحتانی برج استوانهاي با ارتفاع کم و قطر بزرگ و قسمت فوقانی دودکش استوانهاي با ارتفاع زیاد و قطر کم میباشد. قسمت تحتانی شامل رادیاتورها بوده که آب گرم خروجی از کندانسور داخل آنها جریان دارد. این دو قسمت توسط نواحی مخروطی شکل به هم متصل میشوند.طراحی این برجها بر اساس شرایط سکون هواي اطراف برج صورت میگیرد. تجربه نشان داده که وزش باد تأثیر نامطلوبی بر عملکرد برج حرارتی میگذارد. مشاهدات تجربی و شبیه سازيهاي عددي نشان داده که اگر سرعت وزش باد بیش از مقدار سه متر بر ثانیه باشد [1]
مقدار هواي مکیده شده به درون برج که از روي رادیاتورها میگذرد کاهش خواهد یافت و به این ترتیب مقدار انتقال حرارت از رادیاتورها نیز با کاهش مواجه است.مطالعات تجربی [3] و عددي نشان دادند که دو عامل اساسی باعث کاهش کارآیی برج به هنگام وزش باد میشوند. عامل اول وجود جریان شتاب یافته در اطراف بخش استوانهاي تحتانی - یا همان منطقه رادیاتورها - است که منجر به کاهش موضعی فشار هوا در این منطقه و همچنین جدایش جریان در پشت برج میشود. افت فشار بوجود آمده در بخش وسیعی از محیط منطقه رادیاتورها، اختلاف فشار در دو طرف رادیاتورها را کاهش داده و باعث رکود دبی جرمی هواي عبوري از روي رادیاتورها میشود.
عامل دوم پدیده خفگی یا درپوش - Wind Cover - در دهانه خروجی برج است که به علت تفاوت اندازه حرکت جریان هواي خروجی از دودکش و جریان باد ایجاد میشود. وزش باد باعث کج شدن پلوم خروجی برج و کاهش سطح مقطع جریان خروجی از برج میشود. لذا با ایجاد خفگی در دهانه دودکش، جریان خروجی از برج کاهش یافته و این امر باعث افزایش فشار درون برج نسبت به شرایط طراحی خواهد شد. در شکل 1 این دو عامل به کمک کانتورها و بردارهاي سرعت نشان داده شدهاند.با توجه به وابستگی توان انتقال حرارت رادیاتورها به الگوي جریان در مجاورت آنها بسیاري از محققین به ارائه راه حلهایی در این منطقه از برج براي کاهش تأثیر نامطلوب جریان کم فشار و پر سرعت طرفین برج - عامل اول - پرداختهاند این بادشکنها در راستاي عمود بر مسیر وزش باد از کنار رادیاتورها به سمت شعاعی گسترش مییابند.
به منظور کاهش اثر باد بر کج شدن پلوم خروجی و کاهش پدیده خفگی در دهانه دودکش برج طرحی پیشنهاد داده شد که باعث بهبود عملکرد حرارتی برج میشود. این تحقیق نشان میدهد که در مناطقی که اصولاً جهت وزش باد از یک سو میباشد میتوان از دودکشهایی که داراي سطح مقطع خروجی با زاویه تمایل پشت به جهت وزش باد هستند استفاده کرد. البته زاویه تمایل دهانه خروجی داراي مقدار بهینه ایست که با شبیه سازيهاي مکرر و اندازهگیري درصد کاهش انتقال حرارت این مقدار حدود 27 درجه بدست آمده است. تحقیق ایشان در مورد برجهاي هذلولوي بوده است اما در کار حاضر برجهاي هلر مورد بررسی قرار گرفتهاند.
از آنجا که تأثیر مطلوب طرح پیشنهادي دودکش با دهانه مایل به اندازه طرح پیشنهادي بادشکنها نیست لذا در تحقیق حاضر سعی شده است طرحی براي برج پیشنهاد شود که تأثیر هر دو عامل نامطلوب بر راندمان حرارتی برج خنککن را کاهش دهد. براي این منظور طرح به کارگیري همزمان دیوار بادشکن و دودکش با دهانه مایل در برج هلر مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازي عددي جریان اطراف برج با تغییرات پیشنهادي، نشان داد که طرح پیشنهادي باعث افزایش 64 درصدي جریان عبوري از برج نسبت به حالت معمول آن تحت وزش باد با سرعت 10 متر بر ثانیه خواهد شد.
