اثر خم ها بر انتقال حرارت و هيدروديناميك روغن داغ در كويل هاي بخش تشعشع يك كوره صنعتي

در اين پژوهش، شبيه سازي سه بعدي پاياي كويل حاوي روغن داغ در بخش تشعشع يك كوره استوانه اي عمودي در يك واحد صنعتي انجام شده است. اين كويل داراي نه خم U شكل با زاويه 180 درجه مي باشد. با بهره گيري از منطق ديناميك سيالات محاسباتي، سرعت و فشار جريان، دماي خروجي سيال و دماي ديواره كويل در نقاط مختلف سيستم محاسبه شده است. براي اعتبار سنجي مدل، از مقايسه نتايج شبيه سازي دماي ديواره كويل در انتهاي مسير حركت سيال و دماي سيال در خروجي با مقادير صنعتي استفاده شده است. دماي ديواره و دماي سيال محاسباتي در خروجي كويل با مقادير واقعي آن ها به ترتيب حدود 6 درصد و 44/0 درصد اختلاف نشان داد. وجود خم ها در كويل باعث نوسان در پارامترها در طول كويل مي شود. نيروي گريز از مركز ناشي از هندسه خميده كويل سبب تغيير توزيع فشار شده و تغيير فشار، موجب نوسان سرعت سيال، دماي سيال و دماي ديواره مي شود نتايج نشان مي دهد كه وجود خم مي تواند موجب نوسان فشار در حدود 4952 پاسكال، تغيير سرعت سيال تا حداكثر 83/2 متر بر ثانيه، تغيير دماي سيال در حدود 2 كلوين و اختلاف دماي ديواره در حدود 10 كلوين شود.

In this study, a three-dimensional steady state simulation of the coil containing hot oil in the radiation section of the vertical cylindrical furnace of an industrial unit was investigated use to Fluent 2019 R1. This coil has nine U-shaped bends with an angle of 180 degrees. Using computational fluid dynamics, flow velocity and pressure, fluid outlet temperature, and coil wall temperature in different parts of the system were calculated. To validate the model, comparison of the simulation results of the coil wall temperature at the end of the fluid path and the fluid temperature at the outlet with industrial values has been performed. Comparison of the computed wall temperature and fluid temperature at the coil outlet with the industrial values showed deviations of about 6% and 0.44%, respectively. The presence of bends in the coil caused some fluctuations in the parameters along the coil. Centrifugal force due to the curved geometry of the coil changed the pressure distribution, and this pressure change caused the fluid velocity and temperature, and wall temperature to fluctuate, so that in the bend, the pressure fluctuated about 4952 Pa, fluid velocity changed up to 2.83 m/s, the fluid temperature varied to about 2 K, and the wall temperature difference was about 10 K.