سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

بررسی عددی و آزمایشگاهی تاثیر موانع جریان بر افزایش بازده گرمایی بخاری گازی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک،دانشگاه صنعتی سهند تبریز،تبریز،ایران
2 اداره اوزان و آزمایشگاه‌های فلزی، اداره کل استاندارد و تحقیقات صنعتی آذربایجان شرقی،تبریز،ایران
چکیده
در این مقاله نتایج تحقیق در مورد بهبود بازده گرمایی بخاری گازی دودکش­دار ارائه شده است.با تعبیه موانع مناسب درون کوره و در مسیر جریان گازهای داغ خروجی، از خروج سریع گازهای حاصل از احتراق از طریق دودکش جلوگیری شده و زمان ماند گازهای داغ در داخل بخاری افزایش و به تبع آن بازده بخاری گازی بهبود می­ یابد. در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار فلوئنت، جریان و انتقال گرمای گازهای حاصل از احتراق برای هندسه­ های مختلف پیشنهادی برای موانع جریان، شبیه­ سازی شده و تاثیر شکل موانع در بازده گرمایی بخاری بررسی شده است. مانع مناسب با بیشترین افزایش بازده گرمایی انتخاب شده و در نهایت با ساخت و انجام آزمون­های آزمایشگاهی، نتایج حاصل از نرم ­افزار تایید شده است و در نهایت بازده بخاری گازی ساخت شرکت دونار خزر مدل 12000 از مقدار 76/2 به 82/9 درصد ارتقا داده شده است.

تازه های تحقیق

در این تحقیق ابتدا از طریق مقایسه نتایج شبیه­سازی با نتایج آزمایشگاهی اعتبار مدل برای کوره با شرایط اولیه با دقت بالایی تایید شد. سپس چند مدل کوره جدید پیشنهاد و از طریق شبیه­سازی عددی بهترین شکل مانع با بیشترین بازده تعیین شد و در نهایت در آزمایشگاه برای مدل نهایی، دمای گازهای حاصل از احتراق در خروجی دودکش 8/447 کلوین، مقدار دی اکسید کربن 21/8 درصد و بازده گرمایی 97/82 درصد به دست آمد. در مقایسه با مدل اولیه، دمای گازهای خروجی به اندازه 1/21 کلوین کاهش و دی اکسید کربن به مقدار 81/3 درصد افزایش یافت و نتیجه نهایی اینکه بازده گرمایی بخاری گازی مدل پیشنهادی در این تحقیق در آزمایشگاه، به اندازه 27/6 درصد افزایش یافته و به مقدار 97/82 درصد رسید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical and Experimental Investigation of Baffles Effect on Thermal Efficiency of Room Gas Heater

نویسندگان English

Siyamak Hossainpour 1
Shahram Kashaniasl 2
1 Faculty of Mechanical Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
2 اداره اوزان و آزمایشگاه‌های فلزی، اداره کل استاندارد و تحقیقات صنعتی آذربایجان شرقی،تبریز،ایران
چکیده English

This paper presents a research on thermal efficiency of home gas heaters. Installing baffles inside the furnace and against hot product gas flow prevents rapid gas flow out of the chimney, causing to increase the residue time of flue gases. Therefore, instead of heat energy loss, the energy is transferred to the room, thereby increasing the thermal efficiency of the gas heater. On the other hand, installing these baffles increases pressure drop, which can cause incomplete combustion and pollutant formation. In this work, we used fluent software to simulate fluid flow and heat transfer of product gases for different suggested obstacle surface configurations, and studied its effect on the thermal efficiency of gas heaters. Obstacle configuration with the maximum thermal efficiency is determined, built in workshop, installed and tested experimentally and its performance is shown to correspond with the computer simulation. Ultimately, the thermal efficiency of the model 12000 of Donar-khazar gas heater increased from 76.2 to 82.9% using this model.

کلیدواژه‌ها English

Gas heater thermal efficiency
Obstacle surfaces configuration
Gas hearer testing
Numerical simulation
1.    موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، بخاری گازی دودکش­دار، ویژگی­ها و روش­های آزمون و دستورالعمل برچسب انرژی، استاندارد ملی ایران به شماره 2-1220، 1385.
2.    نگهداری، س؛ "بهینه­سازی مصرف سوخت بخاری گازی زمینی و ارتقای برچسب انرژی ازD  به E،" پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی سهند، 1386.
3.    موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، بخاری گازی دودکش­دار، ویژگی­ها و روش­های آزمون، استاندارد ملی ایران به شماره                1-1220، 1385.
4.     American National Standard for Gas-Fired Vented Room Heaters, ANSI21.111, 1974.
5.     Gas Space Heating Appliance, 20-AG 103, 2000.
6.     Independent Gas-Fired Convection Heater, 21-EN 613, 2001.
7.    مهرابیان، م. ع؛ دینامیک سیالاتی محاسباتی، انتشارات دانشگاه باهنر کرمان،1380.                                                                                                                                      
8.     رستمی، ع. الف؛ شیرازی، م؛ مقدمه­ای بر انتقال گرما، جلد اول و دوم، ویرایش سوم، دانشگاه صنعتی اصفهان،1380.
9.    عالم رجبی، ع؛ دینامیک گازها، نشردانشگاه صنعتی اصفهان، 1384.
10. جمشیدی، ن؛ و افکاری، د؛ آموزش نرم­افزارهای گمبیت و فلوئنت، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر، 1382.
11. شجایی فرد، م؛ نورپور هشترودی، ع؛ و کفاش، م؛ راهنمای نرم­افزار گمبیت و فلوئنت، چاپ اول، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، 1381.
12. سلطانی، م؛ و رحیمی اصل، ر؛ دینامیک سیالات محاسباتی به کمک نرم­افزار فلوئنت، چاپ چهارم، نشر طراح، 1386.
13. کاشانی، ش؛ "ارتقاء راندمان حرارتی بخاری گازی مدل 12000 دونار با شبیه­سازی جریان گازهای حاصل از احتراق داخل کوره و مقایسه آنها با نتایج آزمایشگاهی،" پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی تبریز، 1385.
14. ولی پور، س؛ کاکائی، الف؛ کاظم زاده، س؛ و سعیدی، م؛ "مدلسازی مصرف انرژی اجاق گاز فردار،" دومین همایش بهینه­سازی مصرف سوخت، 1381.