مدلسازی عددی یک گرمکن آب مخزنی و بررسی راهکارهای مختلف به منظور افزایش راندمان حرارتی آن

با توجه به بالا بودن میزان مصرف سوخت در کشور نسبت به میانگین جهانی، کاهش مصرف سوخت تجهیزات گازسوز از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از وسایل گاز سوز که در تعداد زیاد در کشور و عمدتاً در تمام فصول استفاده می شود آب گرمکن می باشد. لذا اصلاح کاهش جزئی مصرف در این وسیله گازسوز نقش به سزایی در کاهش مصرف سوخت در بخش خانگی دارد. در این تحقیق با مدل سازی عددی یک آبگرمکن مخزنی متداول بهبود راندمان حرارتی آن مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا این گرمکن آب در نرم افزار فلوئنت بصورت دو بعدی مدل سازی و اثر پارامتر های مختلف شامل تعداد پره ها، اثر هوای اضافی، دمای شعله و اثر دبی سوخت بر روی راندمان بررسی شد. در هر مورد بررسی بعد از مدت نیم ساعت، نمودار و کانتورهای دمای آب داخل مخزن و لوله آتش رسم شده است. در این تحقیق میزان اکسیژن و دی¬اکسید کربن موجود در محصولات احتراق نمونه آزمایشگاهی توسط دستگاه آنالیزور اندازه¬گیری و با استفاده از فرمول گاز طبیعی و نرم¬افزار محاسبات تعادلی احتراق، نسبت¬ هم¬ارزی و دمای شعله برای مشعل و خواص محصولات احتراق که خواص گاز ورودی به آبگرمکن می باشد، محاسبه شد. سپس جریان سیال و توزیع دما در قسمت های مختلف آبگرمکن، از جمله مخزن آب و لوله آتش و همچنین ورق فولاد بین آب و گاز بررسی و نتایج به صورت کانتورهای دما و سرعت و همچنین نمودارهای مختلف ارائه شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که بیشترین راندمان مربوط به حداکثر دبی گاز است. با کاهش دبی سوخت دمای گاز کاهش می یابد که در نهایت باعث افت انتقال حرارت می شود. همچنین در مورد تعداد پره های داخل لوله آتش، راندمان حداکثر برای سه پره بود. همچنین، نتایج نشان داد که افزایش درصد هوای اضافی موجب کاهش دمای گاز ورودی شده که در نهایت سبب کاهش راندمان می شود