كاهش كاويتاسيون در حوضچه آرامش برجك خنك كننده با روش پله دار كردن آستانه خروجي حوضچه آرامش

زمينه و هدف: برج هاي خنك كننده از بخش‌هاي مهم و حياتي واحدهاي صنعتي محسوب مي گردد كه براي خنك سازي آبي كه در فرآيندهاي سردسازي سيستم ها در نيروگاه ها، پالايشگاه ها و ديگر واحدهاي صنعتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. يكي از اجزاي مهم برج ها حوضچه آرامش است كه نقش اصلي حوضچه، جمع آوري آب جهت انتقال به سيستم مي باشد كه تعداد حوضچه‌هاي مكش معمولا منطبق بر تعداد هر پمپ طراحي مي گردد. يكي از وظايف مهم سازه ي حوضچه ي آرامش در اين ساختار، استهلاك انرژي مي باشد. در اين خصوص معمولا در اين حوضچه از ساختار هيدروليكي پرش هيدروليكي براي استهلاك انرژي استفاده مي شود. در فرآيند پرش هيدروليكي، جريان از حالت فوق بحراني به جريان زير بحراني تغيير حالت مي دهد. اين امر سبب اتلاف انرژي جريان مي شود. در حوضچه هاي آرامش برجك هاي خنك كننده معمولا از شيب پايين دست در جهت كنترل پرش هيدروليكي استفاده مي شود. در پژوهش هاي مختلف نشان داده شده است كه استفاده از پلكان به جاي سطح شيبدار مي تواند در حد زيادي، اتلاف انرژي را در حوضچه آرامش افزايش دهد. در اين پژوهش با جايگزين كردن سطح پلكاني به جاي سطح شيبدار، تاثيرات اين فرآيند بر خطوط جريان و همچنين تاثيرات آن بر بوجود آمدن كاويتاسيون بررسي مي گردد.روش و پژوهش: در اين پژوهش از مدل عددي فلوئنت براي مدل سازي عددي جريان در اطراف سازه ي حوضچه آرامش برجك خنك‌كننده استفاده مي شود. در اين راستا، ابعاد حوضچه آرامش در برج خنك كننده بتني از نقطه نظر مهندسي ارزش بسيار حائز اهميت مي باشد و بايد به نحوي طراحي شود كه شرايط كاركرد پمپ‌ها ايمن باشد. وجود سرعتهاي بالا و كاهش فشار در تخليه‌كننده‌ها مشكلات جدي در ارتباط با وقوع پديده كاويتاسيون به بار مي‌آورد. از آن‌ جايي‌ كه مدل‌سازي مدل فيزيكي ‌معمولاً مستلزم صرف زمان و هزينه زيادي است، از مدل نرم افزاري فلوئنت كاليبره شده با داده هاي مدل فيزيكي ساخته شده در آزمايشگاه براي پيگيري اين پژوهش استفاده شد. در اين مطالعه با توجه به شناخت جريان هاي گردابي مخرب ايجاد شده در اطراف دريچه تحتاني در هنگام بازشدگي دريچه، بهينه سازي هيدروليكي حوضچه آرامش و عرض مناسب حوضچه آرامش در پالايشگاه ها از اهداف اصلي اين تحقيق است.يافته ها: بررسي افزايش دبي در مدل سازي عددي نشان داد، با افزايش دبي به دليل افزايش افت انرژي به علت پله دار شدن آستانه ي انتهاي، ارتفاع آب در حوضچه آرامش به صورت محسوسي افت پيدا مي كند. اين ميزان افت، به طور متوسط در حدود 67 درصد برآورد مي شود. همچنين، نتايج حاصل از پروفيل‌هاي سطح آب نشان داد كه آستانه ي انتهاي حوضچه آرامش به صورت پلكاني، داراي افت بيشتري در حدود 12.5 درصد نسبت به حالات شيبدار مي باشد. همچنين، به ازاي افزايش دبي تا 250 درصد اين افت به سمت مقادير بيشتر در حدود متوسط 124 درصد حركت خواهد كرد. از اين رو در مدل عددي، شرايط جريان در روي پلكان ها، درحداقل و حداكثر ارتفاع و شدت دبي مورد تجزيه و تحليل قرار داده شد. در رابطه با بررسي افت فشار در حوضچه آرامش مي توان بيان نمود كه، توسعه جريان در مقطع حوضچه مبتني بر افزايش عرض و ارتفاع مجرا بر مقدار سرعت در طول تخليه كننده افزوده مي گردد كه منجر به افت فشار گرديده است.نتيجه گيري:. نتايج حاصل از بررسي عدد كاويتاسيون در طول حوضچه بيانگر اين مطلب مي باشد كه به ازاي نسبت عمق آب به عرض حوضچه آرامش كمتر از 1.82 ،در طول حوضچه آرامش امكان بوجود آمدن خطر كاويتاسيون كاهش پيدا خواهد كرد. همچنين بلوك‌هاي مستهلك كننده در حوضچه تأثير مثبتي در بهبود عملكرد هيدروليكي داشته كه منجر به افزايش استهلاك انرژي و تثبيت پرش، كاهش سرعت، طول، ارتفاع پرش هيدروليكي و همچنين كاهش خطر كايتاسيون نسبت به حالت بدون بلوك هاي مستهلك كننده ي مي شود.