شبیه سازی عددی فرایند رسوب در مبدل های حرارتی با جریان ضربانی

مبدل های حرارتی بخش مهمی از فرایندهای صنعتی می باشند که مقدار قابل توجهی از کل انرژی سیستم را تأمین می نمایند. همانطور که می دانیم از جمله عوامل تأثیر گذار روی کارایی مبدل‏ها، فرایند رسوب گذاری می باشد. این مشکل هر ساله سبب بروز خسارات مالی زیادی می‏شود به نحوی که هزینه‏های ناشی از این فرایند در کشورهای صنعتی در حدود 25% تولید ناخالص ملی این کشورهاست این مقدار تنها در صنایع لبنی هلند چیزی حدود 40 میلیون دلار می باشد، بدین ترتیب در صورت پیش بینی ضخامت لایه رسوب با گذشت زمان می توان به میزان قابل توجهی هزینه‏ها را کاهش داد، با این وجود توصیف آنالیتیکی مکانیزم رسوب گذاری بسیار پیچیده است و تا کنون این امر امکان پذیر نبوده است و تمامی مدل های ارائه شده تنها در شرایط تجربی به توصیف این فرایند می پردازند. در این پروژه ابتدا تمامی مکانیسم ها و مدل های رسوب مورد بررسی گردیده و در نهایت مکانیسم رسوب کریستالی در شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفت، علاوه بر این با توجه به مراحل اصلی شکل گیری رسوب کریستالی مدل های ارائه شده در این راستا مورد ارزیابی قرار گرفت . برای شبیه سازی عددی فرایند رسوب در این پروژه از نرم افزار تجاری فلوئنت استفاده شده است اما نرم افزار فلوئنت به تنهایی قادر به انجام این محاسبات نمی‏باشد، لذا از طریق کد نویسی به زبان c++ و استفاده همزمان از توابع فلوئنت و یا به عبارتی توابع udf مدل‏های مربوط به رسوب برای این نرم افزار تعریف گردید. شایان ذکر است که شبیه سازی واقعی رشد رسوب کریستالی مستلزم داشتن تغییرات پیوسته در هندسه جریان می‏باشد که عملا ّ از نظر محاسباتی امری پیچیده و مشکل می‏باشد، لذا برای حل این مشکل از رشد مجازی رسوب کریستالی استفاده شد. این ساده سازی عددی ما را قادر نمود تا یک شبیه سازی به صورت غیر پایا در رابطه با فرایند واقعی رسوب که در بر گیرنده تغییرات جریان و دما با توجه به رشد کریستال می‏باشد را عملی سازیم. در این محاسبات حالت ساده ای که مربوط به جریان موازی در صفحه‏های تخت می‏باشد با استفاده از مدل‏های مختلف اغتشاش مورد بررسی قرار گرفت، نتایج حاصل از این تحقیق در شرایط متفاوت سرعت ورودی غیر ضربانی با هم مقایسه شد و در ادامه با بررسی فاکتورهای مختلف رسوب گذاری در جریان ضربانی با فرکانس‏ها و دامنه‏های نوسان متفاوت بررسی و با هم مقایسه گردید که نشان دهنده کاهش میزان مقاومت رسوب گذاری با افزایش سرعت و همچنین افزایش آن با افزایش فرکانس جریان و کاهش مقاومت با افزایش دامنه نوسان می‏باشد. ضمناً مقایسه نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج تجربی در جریان غیر ضربانی هماهنگی خوبی از خود نشان می دهد ولی در جریان ضربانی به علت در دسترس نبودن نتایج تجربی فقط نتایج با یکدیگر مقایسه شد و روند تأثیر فاکتورهای مختلف ضربان بررسی گردید. بنابراین با استفاده از این روش می‏توان برای پیش بینی سریع و کم هزینه فرایند رسوب کریستالی روی سطوح مبدل‏های حرارتی استفاده نمود.