مدل‌سازي ديناميكي بويلر نوع دي با مدار چرخش طبيعي: مطالعه‌اي بر روي عملكرد بويلر در حين تغيير بار پله‌اي

در اين مقاله به مدل‌سازي گذراي بويلر نوع دي در حين فرايند تغيير بار پرداخته شد. اين نوع بويلرها براي توليد بخار اشباع فرايندي در صنايع كاربرد دارند. در بويلر نوع دي جذب حرارت را مي‌توان به دو بخش كوره و بخش جابه‌جايي تقسيم نمود. در اين نوع بويلر لوله‌هاي بخش جابه‌جايي به‌صورت غيرمستقيم در معرض حرارت بوده كه منجر به تغيير مسير جريان از درام (Drum) بالا به پايين و بلعكس شده است. از ويژگي‌هاي به‌خصوص اين بويلر مدار چرخش درام  آن است كه به‌صورت طبيعي بوده و در نتيجه معادلات موازنه‌ي هيدروليكي سيستم نيز بايد در نظر گرفته شود. در مدل‌سازي حاضر معادلات سمت آب (در داخل لوله‌ها) به‌صورت يك‌بعدي و معادلات سمت دود با استفاده از روش ناحيه‌اي و به‌صورت سه‌بعدي در نظر گرفته شده‌ است. معادلات پيوستگي و انرژي گذرا در سمت آب تشكيل يك دستگاه معادلات ديفرانسيل معمولي غيرخطي داده كه با استفاده از روش رونهكوتا حل شده است. براي حل معادلات سمت آب و دود به‌صورت برهم كنش دو طرفه، در كار حاضر يك كد رايانه‌اي در محيط نرم‌افزار فرترن توسعه يافته است. بررسي پارامترهاي عملياتي بويلر در هنگام راه‌اندازي مي‌تواند در بهبود سيستم كنترلي موجود كمك شاياني كند. نتايج اين مدل‌سازي با داده‌هاي بويلر موردنظر در حين راه‌اندازي سرد مقايسه شد كه حداكثر خطا براي فشار بخار، دماي آب درام و دبي بخار خروجي از شير درام به‌ترتيب برابر 4.8، 1 و 6.8 درصد است. همچنين پاسخ بويلر به افزايش پله‌اي درخواست بخار مصرف كننده، كمتر از 20 ثانيه است.