Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadreza Salimpour,Ahmad Saboonchi
محمدرضا سلیم پور (استاد مشاور) احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amin Khodabandeh
امین خدابنده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Simulation of Heat Transfer in the Furnace 101 of Isfahan Refinery
Because of restriction of fossil fuel reservoirs and increasing it ?s price, energy saving has become very important in all of the world. Today, different industries effort for energy saving. Over the last two decades, significant progress has been made in the development of computational fluid dynamics (CFD) based models to simulate the performance of practical combustion systems. In this computational study, three turbulent models and two radiation models has been assessed in predicting a turbulent, non-premixed combusting swirling flow of the type frequently found in practical combustion systems. The predictions are compared against the experimental data of mean axial and tangential velocities, gas temperatures and oxygen concentration collected in a 400 kW semi-industrial scale combustor fired with coke-oven gas using an industry-type swirl burner and a combustion flow with bluff-body burner.CFD studies using Fluent code were carried out for three cases; Standard k-? Model, renormalization group k-? Model (RNG) and Reynolds Stress Model (RSM). The model results from these three cases are compared with each other and with the experimental results. Three turbulent models coupled with PDF/mixture fraction combustion model were applied and the predicted results were compared. Radiation heat transfer was modeled by the discrete ordinates model (DO) and p1. The numerical simulation has been performed with a triangular and unstructured mesh composed of 40,000 cells and the method for this study is axisymmetric swirl. The absorption coefficient of the gas mixture is calculated by the means of a Weighted-Sum-of-Gray-Gas model (WSGGM). The algorithms PRESTO and SIMPLE have been used for pressure interpolation and coupling of pressure and velocity, respectively.The overall agreement between the measurements and the predictions obtained with both the k–? and Reynolds-stress turbulence models are reasonably good. The levels of gas temperature and oxygen concentration in the internal recirculation zone and the enveloping shear region are on the whole better predicted by the Reynolds-stress model.Three-dimensional mathematical model has been developed for the simulation of flow, temperature and concentration fields in the radiation section of furnace 101 of Isfahan refinery. The calculations employ a composition probability density function (PDF) approach coupled to the commercial CFD package, FLUENT. In this work preheating of entrance air has offered as a practical way to increasing heater efficiency. Another practical way for increasing efficiency is reducing percentage of excess air. Keywords : Swirl combustion, Combustion flow with bluff-body, Turbulence, Radiation.
به علت محدود بودن منابع سوخت‌های فسیلی و افزایش روز افزون قیمت آنها امروزه صرفه جویی در مصرف این سوخت ها اهمیت خاصی پیدا کرده و تلاش های روز افزونی برای صرفه جویی در مصرف انواع مختلف انرژی در صنایع مختلف در جهان صورت می‌گیرد.پالایشگاه‌های نفت که اصلی‌ترین مراکز تولید فرآورده‌های انرژی‌زای کشور هستند در حدود %1 از نفت تصفیه شده را به‌عنوان سوخت مصرف می‌کنند. در یک پالایشگاه که روزانه بیش از صد هزار بشکه نفت خام تصفیه می‌شود بررسی میزان مصرف انرژی پالایشگاه و یافتن راهکارهای صرفه جویی در مصرف انرژی از اهمیت خاص برخوردار است. جریان‌های چرخشی به دلیل داشتن شعله پایدار به صورت گسترده در مشعل های صنعتی مانند کوره نیروگاه ها و توربین های گاز استفاده می‌شود. در دو دهه گذشته پیشرفت‌های عمده‌ای در زمینه مدل‌های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای شبیه‌سازی سیستم‌های احتراقی صورت گرفته است. در این پایان نامه ابتدا سه مدل توربولانتی و دو مدل تشعشعی در شبیه‌سازی جریان احتراق چرخشی و جریان احتراقی همراه با بلاف-‌بادی در مشعل‌های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته و سرعت محوری و زاویه ای، دمای گاز و غلظت اکسیژن در نقاط مختلف کوره با یکدیگر و با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است. حل عددی توسط کد تجاری Fluent انجام گرفته و مدل های اغتشاشی (استاندارد ?-k ) ، (RNG k-?) و RSM و همچنین دو مدل تشعشعی Do و P1 استفاده شده است. نتایج به دست آمده از مدل RSM نسبت به دو مدل ?-k انطباق بهتری‌با داده‌های‌تجربی دارد. در ادامه کوره 101 پالایشگاه اصفهان در شرایط تقریباً واقعی شبیه سازی شده و نتایج به دست آمده با داده‌های پالایشگاه ارزیابی شده است. در انتها اثرات تغییر درصد هوای اضافی احتراق و پیش‌گرم کردن هوای ورودی برروی راندمان کوره مورد مطالعه قرار گرفته است. این تحقیق نشان می‌دهد افزایش هوای اضافه تا 20‌درصد باعث افزایش راندمان کوره و افزایش بیش از 20 درصد هوای اضافه باعث کاهش راندمان کوره خواهد شد. همچنین پیش‌گرم کردن هوا باعث افزایش راندمان کوره می‌شود. کلمات کلیدی: 1-احتراق چرخشی 2- جریان احتراقی همراه با بلاف‌بادی 3-اغتشاش 4-تشعشع

ارتقاء امنیت وب با وف بومی