تخمین و شناسایی ضخامت رسوب در مبدل های حرارتی با استفاده از روش انتقال حرارت هدایتی معکوس

مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارت موثر بین دو یا چند سیال ساخته شده است که در آن دو سیال توسط یک دیواره از هم جدا شده اند. مبدلهای حرارتی در اغلب صنایع کاربرد دارد. تأثیر همزمان عواملی چون انتقال گرما، افت فشار، کارایی و جنبه های اقتصادی، طراحی مبدلهای حرارتی را تا اندازه ای پیچیده کرده است. یکی از عوامل موثر در کاهش راندمان مبدل حرارتی در طول دوره کارکرد مبدل حرارتی رسوب است. رسوب در واقع انباشته شدن مواد غیر مطلوب (ته نشست) روی سطح انتقال حرارت مبدل حرارتی است که باعث تغییر در بازده و عملکرد مبدل حرارتی می شود. ایجاد رسوب منجر به پایین آمدن بازده حرارتی و بالا رفتن افت فشار می شود. رسوب به صورت یک لایه بر روی یک طرف یا هر دو طرف سطح انتقال حرارت قرار می گیرد و در اثر مقاومت حرارتی که از خود نشان می دهد باعث کاهش انتقال حرارت عبوری از سطح می شود و در نتیجه راندمان مبدل حرارتی کاهش می یابد. محققان مطالعات زیادی در مورد عوامل شکل گیری رسوب، تأثیر رسوب بر روی عملکرد مبدل حرارتی، روشهای اندازه گیری رسوب و روش های مختلف جلوگیری یا کاهش تشکیل رسوب بر روی سطح انتقال حرارت انجام داده اند. در این میان اندازه گیری رسوب از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. چون با اندازه گیری دقیق رسوب و اطمینان از این که رسوب از حد مجاز خود فراتر است، عملیات رسوب زدایی و پاک سازی ضروری می شود. روشهای مختلفی برای اندازه گیری ضخامت رسوب وجود دارد که بیشتر این روشها نیاز به خارج کردن مبدل حرارتی از حالت کارکرد دارد یا دارای محدودیت ها و مشکلات دیگری هستند. این ضعفها و محدودیتها باعث نامناسب بودن و نا کارآمدی روش می شود. روشی مطلوب است که دارای چند ویژگی مهم باشد که از جمله آنها می توان به مواردی مانند: تخمین ضخامت رسوب در حالت کارکرد مبدل حرارتی، نیاز نداشتن به وسایل آزمایشگاهی پیچیده و گران قیمت، داشتن دقت مناسب و ... اشاره کرد. در این تحقیق بوسیله روش انتقال حرارت مسأله معکوس تخمین پروفیل رسوب با در نظر گرفتن این ویژگی ها انجام شده است. روش انتقال حرارت معکوس انتخابی در این پژوهش، روش گرادیان مزدوج با مسأله الحاقی می باشد. در روش گرادیان مزدوج به داده های تجربی بدست آمده توسط سنسورهای حرارتی که درون جسم مورد نظر قرار می گیرند، نیاز می باشد ولی پژوهش حاضر به دلیل فراهم نبودن شرایط آزمایشگاهی از داده های شبیه سازی شده استفاده شده است. تخمین برای 4 نوع مختلف پروفیل رسوب انجام شده است که نتایج بدست آمده نشان می دهد تطابق خوبی بین پروفیل رسوب دقیق و تخمین زده شده وجود دار