بهبود عملكرد كولرهاي هوايي با استفاده از آشفته ساز جريان

Performance enhancement of air coolers using the flow turbulator

كولرهاي هوايي (مبدلهاي حرارتي هوا خنك) يكي از مهمترين و پركاربردترين اجزاء سيستمهاي تبادل انرژي در صنايع نيروگاهي، پتروشيمي و پالايشگاهي هستند كه وظيفه خنك كاري سيال سيستم را به واسطه هوا بر عهده دارند. از آنجايي كه امروزه مقوله انرژي و آلودگي هاي محيط زيست در دنيا از اهميت بالايي برخوردار گرديده، طراحي كولر هواييبا كمترين مصرف انرژي الكتريكي و استهلاك قطعات مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. بهبود عملكرد كولرهاي هوايي از نقطه نظر حرارتي، كاهش نرخ رسوب گرفتگي و هزينه هاي تعميرات و نگهداري يكي از موضوعات پژوهشي كاربردي است كه در اين مقاله براي تبيين آن تلاش شده است. در اين مطالعه نصب وسايل آشفته ساز كه در واقع افزاينده ضريب انتقال حرارت سيال در سمت لوله هاي دستگاه است مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مطالعه موردي، عملكرد سيستم آب خنك كاري يك نيروگاه گازي با استفاده از مدلسازي آشفته سازهاي جريان مختلف (سيم فنري، نوارهاي تابيده و شبكه سيمي)به صورت مقايسه اي مورد بررسي قرار گرفته و ملاحظه گرديد كه آشفته ساز نوع سيم فنري در آن كاربري مناسب تر عمل مي نمايد. مقايسه اي نيز در خصوص مصرف انرژي بين طرح اوليه و طرح ارتقاء يافته كولر هوايي در فصول مختلف سال انجام شده است كه حاصل عدم نياز به حضور يكي از فن ها در مدار در بدترين شرايط بهره برداري است. بررسي اوليه اقتصادي نيز نشان ميدهد اجراي اين روش 20 درصد بهبود اقتصادي در طول 10 سال استفاده از آن را در بر خواهد داشت.

Applications of heat transfer enhancement by tube inserts (turbulators) have been used in many industries such as power plants, refineries and petrochemicals plants. The main objective is typically viewed primarily as a means to improve and to intensify the thermal performance, size and capital cost reduction of heat exchangers and air coolers. This article introduces a procedure for considering of heat transfer enhancement in a typical air cooler using different turbulators such as Wire coils, Twisted tape and Wire matrixes. Due to increase of the effective surface area, increase of eddies and back mixing in fluid and consequently increase of heat transfer rate, the required heat transfer area is reduced significantly. The case study shows application of wire coil inserts is more effective than others and goes beyond the size reduction. The comparison is revealed that about 20 percent improvement in total cost for 10 years operation of the existing air cooler equipped with the turbulator