بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر روی عملکرد برج های خنک کننده جریان مرطوب با استفاده از مدل سازی ریاضی

در این پروژه هدف اصلی بررسی تأثیر پارامترهای مختلف، که عملکرد برج های خنک کننده دوشی را تحت تأثیر قرار می دهند، با استفاده از مدل سازی ریاضی می باشد. برج های دوشی از انواع برج های خنک کننده هستند که در دسته ی برج های جریان مخالف و مرطوب قرار می گیرند و مشخصه ی اصلی این برج ها، حذف شدن آکنه از فضای برج و در جبران آن استفاده از یک سیستم توزیع جریان آب، به شکل قطرات آب، جهت افزایش سطح تماس بین آب و هوا می باشد که در نتیجه آن ذرات آب بدون برخورد با مانعی در فضای برج سقوط می کنند و همزمان انتقال گرما و انتقال جرم از آنها صورت می گیرد. روشی که برای دستیابی به هدف مذکور به کار گرفته شده مدل سازی ریاضی می باشد. در این روش با به کارگیری روابط ریاضی و ابزارهایی که این علم در اختیار قرار می دهد و همچنین استفاده از قوانین و معادلات حاکم بر فرآیندهای انتقال جرم و انتقال گرما و در نظر گرفتن فرضیات، روابط و یا معادلات جدیدی استخراج می شود که چگونگی روند آن پروسه را تشریح می کند بدین صورت که ابتدا یک مدل دینامیکی از سقوط قطرات، که به صورت کره در نظر گرفته شده اند ارائه شده که منجر به یک رابطه ی دیفرانسیلی برای تغییرات سرعت قطره می شود. سپس با مدل سازی همزمان انتقال گرما و انتقال جرم از ذرات آب، چهار رابطه ی دیفرانسیلی دیگر که تعیین کننده ی تغییرات دمای ذرات آب، تغییرات شعاع ذرات که معرف میزان تبخیر از آنهاست، تغییرات رطوبت مطلق هوا و تغییرات دمای هوا می باشند، بدست آورده ایم. این پنج معادله ی دیفرانسیل، که همگی مرتبه اول و غیرخطی و با هم کوپل می باشند با استفاده از روش های عددی حل شده اند و پارامترهایی که عملکرد برج های دوشی را تحت تأثیر قرار می دهند و عبارتند از سرعت و شعاع و دمای اولیه ی قطرات، دما و رطوبت مطلق اولیه ی هوا، ارتفاع برج و نسبت جرمی جریان هوا به جریان آب، مشخص شده اند. از این هشت مورد، پنج پارامتر اول به عنوان متغیرهای برج شناخته می شوند و سه مورد آخر مقادیر ثابتی به خود می گیرند. در نهایت با توجه به اینکه دو پارامتر دمای آب خروجی و میزان مصرف آب به عنوان پارامترهای طراحی در برج های خنک کننده شناخته می شوند اثر تغییر در این دو پارامتر را با تغییر در سایر پارامترها بدست آورده و در قالب نمودارهای مختلف در فصل نتایج آورده شده است. بدین صورت که تغییرات دمای آب خروجی و میزان آب مصرفی برج با تغییر دمای هوا، رطوبت مطلق هوا، سرعت قطره، دمای قطره، ارتفاع برج و نسبت جرمی هوا به آب برای شعاع های قطره مختلف بررسی شده است. در پایان، کارایی سرمایش تبخیری در برج های خنک کننده بدست آمده و تغییرات آن مورد بررسی قرار گرفته است. کلمات کلیدی: برج خنک کن، مدل سازی ریاضی، دمای آب خروجی، کارایی