بررسی تأثیر آرایش لوله های گاز در کارایی حرارتی گرمکن ها در ایستگاههای تقلیل فشار

در ایستگاههای تقلیل فشار از گرمکن های غیر مستقیم به منظور گرم کردن دمای جریان گاز ورودی به دستگاه کاهش فشار استفاده می شود. این کار به منظور جلوگیری از یخ زدگی احتمالی جریان گاز در داخل لوله ها و یخ زدگی اطراف دستگاه کاهش فشار بویژه در ایام سرد سال صورت می گیرد. از جمله عوامل موثر در کارایی حرارتی این گرمکن ها آرایش لوله های حامل گاز است که در داخل مخزن آب گرمکن قرار دارند. نحوه قرار گیری این لوله ها از نظر فاصله افقی و عمودی و نیز آرایش موازی یا متقاطع ، ضریب انتقال حرارت جابجایی بیرون لوله ها را تحت تاثیر قرار می دهد. با افزایش ضریب انتقال حرارت می توان سطح مورد نیاز لوله ها را کاهش داد و در نتیجه گرمکن ها را می توان با اندازه های کوچک تر استفاده نمود که باعث صرفه جویی در هزینه های ساخت، گاز مصرفی مشعل ها و نیز فضای اشغال شده در ایستگاه می شود. در این طرح با استفاده از روشهای تحلیل عددی و بررسی انواع آرایش های لوله های داخل گرمکن ، تاثیر آن بر ضریب انتقال حرارت جابجایی مطالعه و در نهایت بهترین آرایش ممکن برای لوله ها که باعث صرفه جویی در سطح انتقال حرارت و در نتیجه کاهش اندازه گرمکن شود پیشنهاد خواهد شد. با مطالعات صورت گرفته روی مبحث فوق و با توجه به اینکه افزایش کارایی با استفاده از روش فوق الذکر کمتر از حد انتظار بود ، این پایان نامه به بررسی طرحی دیگر جهت افزایش کارایی این گرمکنها پرداخته و با توجه به بررسی های صورت گرفته دمای بهینه بر اساس فشار ورودی به رگلاتور پیشنهاد گردید . دمای بهینه حداقل دمای خروجی از گرمکن است که در فرآیند تقلیل فشار باعث یخ زدگی نشود.با توجه به متغیر بودن فشار ورودی به رگلاتور دمای بهینه خروجی گرمکن نیز بر اساس فشار ورودی به رگلاتور متغیر بوده و همین امر سبب می شود که تخمین درست دمای بهینه سهم بسزایی در کاهش مصرف سوخت توسط گرمکن داشته باشد . در این طرح با استفاده از معادلات حالات مختلف و مقایسه با نتایج تجربی ابتدا دقیق ترین معادله حالت انتخاب شده و سپس دماهای بهینه (کمترین دمای ممکن جهت ورود به رگلاتور) نسبت به فشار ورودی با استفاده از معادله حالت منتخب محاسبه شده و در انتها میزان صرفه جویی با استفاده از این روش مورد بحث قرار می گیرد .