تخمین پروفیل رسوب در لوله یک مبدل حرارتی با استفاده از روش انتقال حرارت معکوس گرادیان مزدوج با مساله الحاقی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوج

2 استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوج

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوج

چکیده

یکی از عوامل مؤثر در کاهش راندمان مبدل حرارتی در طول دوره کارکرد رسوب است. رسوب به صورت یک لایه بر روی یک طرف یا هر دو طرف سطح انتقال حرارت قرار میگیرد و در اثر مقاومت حرارتی که از خود نشان میدهد باعث کاهش انتقال حرارت عبوری از سطح میشود. در نتیجه راندمان مبدل حرارتی را کاهش میدهد. بر همین اساس اندازه‌گیری رسوب از اهمیت فوق العادهای برخوردار است. با اندازه‌گیری دقیق رسوب و اطمینان از این که رسوب از حد مجاز خود فراتر رفته است یا نه می توان عملیات رسوبزدایی و پاکسازی را انجام داد. در این تحقیق از روش گرادیان مزدوج با مسأله الحاقی CGM جهت تخمین پروفیل لایهی رسوب نامشخص بر روی دیواره درونی لوله، استفاده شده است. نتایج نشان میدهد که برای 2 نوع پروفیل رسوب خطی و زیگزاگ که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته، تخمین به بهترین صورت ممکن صورت گرفته است و نتایج بسیار خوبی بدست آمده است. تکنیکی که در این تحقیق ارائه شده میتواند زمانی که ضخامت رسوب از حد مجاز عبور کرده باشد، به عنوان یک سیستم هشداری جهت تمیزکاری لوله مبدل حرارتی مورد استفاده قرار گیرد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Guerin, R., Ronse, G., Bouvier, L., Debreyne, P., and Delaplace, G., “Structure and Rate of Growth of Whey Protein Deposit from in Situ Electrical Conductivity During Fouling in a Plate Heat Exchanger”, Chemical Engineering Science, Vol. 62, pp. 1948–1957, (2007).

[2] Hesselgreaves, J. E., “An Approach to Fouling Allowances in the Design of Compact Heat Exchangers”, Applied Thermal Engineering, Vol. 22, pp. 755–762, (2002).

[3] Mohanty, D. K., and Singru, P. M., “Numerical Method for Heat Transfer and Fouling Analysis of a Shell and Tube Heat Exchanger using Statistical Analysis”, Korean J. Chem. Eng, Vol. 29, pp. 1144-1150, (2012).

[4] Merheb, B., Nassar, G., Nongaillard, B., Delaplace, G., and Leuliet, J. C., “Design and Performance of a Low-frequency Non-intrusive Acoustic Technique for Monitoring Fouling in Plate Heat Exchangers”, Journal of Food Engineering, Vol. 82, pp. 518–527, (2007).

[5] Wallhaußer, E., Hussein, M. A., and Becker, T., “Detection Methods of Fouling in Heat Exchangers in the Food Industry”, Food Control, Vol. 27, pp. 1–10, (2012).

[6] Lalot, S., and Palsson, H., “Detection of Fouling in a Cross-flow Heat Exchanger using a Neural Network Based Technique”, International Journal of Thermal Sciences, Vol. 49, pp. 675-679, (2010).

[7] Mohanty, D. K., and Singru, P. M., “Use of C-factor for Monitoring of Fouling in a Shell and Tube Heat Exchanger”, Energy, Vol. 36, pp. 2899-2904, (2011).

[8] Jonsson, G. R, Lalot, S., Palsson, O. P., and Desmet, B., “Use of Extended Kalman Filtering in Detecting Fouling in Heat Exchangers”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 50, pp. 2643–2655, (2007).

[9] Ozisik, M. N., and Orlande, H. R. B., "Inverse Heat Transfer: Fundamental and Applications", 2th ed., Rivard, (2000).

[10] Hoffmann, K. A., and Chiange, S. T., "Computational Fluid Dynamics for Engineers", 5th ed., Wichita, Kansas, (2000).