کاهش آب مصرفی نیروگاه بخار با استفاده از برج خنککن خشک اجباری با ریزش آب | ||
| مهندسی و مدیریت انرژی | ||
| مقاله 8، دوره 9، شماره 4، بهمن 1398، صفحه 82-91 اصل مقاله (448.67 K) | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22052/9.4.1 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد حسن ملک محمدی1؛ حسین احمدی کیا* 2؛ حمید بهشتی2 | ||
| 1نیروگاه اسلامآباد، اصفهان | ||
| 2دانشگاه اصفهان | ||
| چکیده | ||
| مصرف زیاد آب در برجهای خنککن تر نیروگاههای بخار، از چالشهای بزرگ در دنیاست. روش پیشنهادی برای کاهش مصرف آب این نیروگاهها، استفاده از برج خنککن خشک اجباری بهجای برج تر است که تاکنون انجام نشده است. استفاده از این نوع برجهای خنککن علاوه بر کاهش راندمان نیروگاه، به شرایط جوی نیز وابسته است. یک روش برای حل این مشکل، ریزش آب روی برج در ساعتهای اوج گرماست. در این مقاله اینگونه از برجها بهصورت تحلیلی مطالعه شده و هر دو حالت خشک و تر آن بررسی شدهاند. سپس برای یک نیروگاه بخار، اندازه و مشخصات برجهای خنککن خشک و تر در دمای طرح محاسبه شدهاند. این نتایج با دادههای تجربی و اطلاعات برج تر یک نیروگاه مقایسه شده و صحت آن مورد تأیید قرار گرفته است. فقط در دماهای محیط بیشتر از دمای طرح، از ریزش آب روی لوله و پرههای برج خنککن استفاده میشود. با استفاده از دادههای هواشناسی، تعداد ساعاتی که دمای هوای محیط بیشتر از دمای طرح میباشد، محاسبه شده و میزان مصرف آب به دست آمده است. محاسبات نشان میدهند که برای واحدهای 320 مگاواتی نیروگاه اصفهان در دمای طرح °C30، حدود 97% در مصرف سالیانۀ آب صرفهجویی میشود. مقدار کاهش قدرت خروجی نیروگاه بهدلیل مصرف الکتریکی فن و پمپهای برج خنککن خشک 93/3% قدرت خروجی نیروگاه محاسبه شده است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| برج خنککن خشک؛ ریزش آب؛ برج تر؛ مصرف آب؛ نیروگاه بخار | ||
| مراجع | ||
|
[1] Sun, Y., Guan, Z., Gurgenci, H., Wang, J., Dong, P. and Hooman, KJE., "Spray Cooling System Design and Optimization for Cooling Performance Enhancement of Natural Draft Dry Cooling Tower in Concentrated Solar Power Plants", energy, Vol. 168, pp. 273-84, 2019.
[2] Alkhedhair, A., Gurgenci, H., Jahn, I., Guan, Z. and He, S., "Numerical Simulation of Water Spray for Pre-Cooling of Inlet Air in Natural Draft Dry Cooling Towers", Applied Thermal Engineering, Vol. 61, No.2, pp. 416-424, 2013.
[3] Javadi, M., Golshani, A., Ghasemi, M., Anbarsooz, M. and Moghiman, M., "Improving Power Plant Efficiency Using Water Droplet Injection in Air Condensers", Engineering and Technology, Vol. 62, pp. 619-623, 2010.
[4] Ahmadikia, H., Soleimani, M. and Gholami, E., "Simultaneous Effects of Water Spray And Crosswind on Performance of Natural Draft Dry Cooling Tower", Thermal Science, Vol. 17, No, 2, pp. 443-455, 2013.
[5] Hasan, A.A., Performance Analysis of Heat Transfer Processes from Wet and Dry Surfaces: Cooling Towers and Heat Exchangers, Ph.D. Thesis, Helsinki University of Technology, Helsinki, Finland, 2005.
[6] Hasan, A.A., "Thermal-Hydraulic Performance of Oval Tubes on a Cross-Flow of Air", Heat and Mass Transfer, Vol. 41, No. 8, pp. 724-733, 2005.
[7] Hasan, A.A. and Siren, K., "Theoretical and Computational Analysis of Closed Wet Cooling Towers and Its Applications in Cooling of Buildings", Energy and Buildings, Vol. 34, pp. 477-486, 2002.
[8] Hasan, A.A. and Siren, K., "Simplification of Analytical Models and Incorpor-Ation with CFD for the Performance Prediction of Closed Wet Cooling Towers", Energy Research, Vol. 26, No. 13, pp. 1161-1174, 2002.
[9] Hasan, A.A. and Siren, K., "Performance Investigation of Plain and Finned Tube Evaporatively Cooled Heat Exchangers", Applied Thermal Engineering, Vol. 23, pp. 325-340, 2003.
[10] Hasan, A.A. and Siren, K., "Performance Investigation of Plain Circular and Oval Tube Evaporatively Cooled Heat Exchangers", Applied Thermal Engineering, Vol. 24, pp. 777-790, 2004.
[11] Wiksten, R. and Assad, M.E., "Heat and Mass Transfer Analysis of a Wavy Fin-And-Tube Heat Exchanger Under Fully and Partially Wet Surface Conditions", Thermal Sciences, Vol. 49, pp. 349-355, 2010.
[12] Song, C.H., Lee, D.Y. and Ro, S.T., "Cooling Enhancement in an Air-Cooled Finned Heat Exchanger by Thin Water Film Evaporation", Heat and Mass Transfer, Vol. 46, pp. 1241-1249, 2003.
[13] Chen, R.H., Chow, L.C. and Navedo, J.E., "Optimal Spray Characteristics in Water Spray Cooling", Heat and Mass Transfer, Vol. 47, pp. 5095-5099, 2004.
[14] Chen, R.H., Chow, L.C. and Navedo, J.E., "Effects of Spray Characteristics on Critical Heat Flux in Subcooled Water Spray Cooling", Heat and Mass Transfer, Vol. 45, pp. 4033-4043, 2002.
[15] Facaao, J. and Oliveira, A.C., "Thermal Behaviour of Closed Wet Cooling Towers for Use with Chilled Ceilings", Applied Thermal Engineering, Vol. 20, pp. 1225-1236, 2000.
[16] Sarker, M.M.A., Kim, E., Moon, C.G. and Yoon, J.I., "Numerical Simulation of the Performance Characteristics of the Hybrid Closed Circuit Cooling Tower", Nonlinear Analysis: Modelling and Control, Vol. 13, No. 1, pp. 89-101, 2008.
[17] Agrawal, R., Kaushik, S.C. and Bhatti, T. S., "A Simplified Thermal Modelling of Cooling Tower for Optimization of HVAC Systems to Enhance Energy Efficiency", Open Journal of Applied Sciences, Vol. 5, No. 2, pp. 335-343, 2015.
[18] Alkhedhair, A., Guan, Z., Jahn, I., Gurgenci, H. and He, S.,"Water spray for pre-cooling of inlet air for Natural Draft Dry Cooling Towers, Experimental study", Thermal Sciences, Vol. 90, pp. 70-78, 2015.
[19] Schmidt, T.E., "Heat Transfer Calculations for Extended Surfaces", Refrigerating Engineering, Vol. 4, pp. 351-357, 1949.
[20] Incropera, F.P. and Dewitt, D.P., Introduction to Heat Transfer, 6th Edition, Chapter 3., Wiley & Sons, New York, 2002.
[21] Niitsu, Y., Naito, K. and Anzai, T., "Studies on Characteristics and Design Procedure of Evaporative Coolers", Journal of SHASE Japan, Vol. 43, No. 7, pp. 581-590, 1969.
[22] Erens, P.J. and Dreyer, A.A., "An Improved Procedure for Calculating the Performance of Evaporative Closed Circuit Coolers", The 25th National Heat Transfer Conference, Houston, AICHE symposium series, Vol. 84, pp. 140-145, 1988.
[23] Dittus, P.W. and Boelter, M.K., "Heat Transfer in Automobile Radiators of the Tabular Type", Heat and Mass Transfer, Vol. 12, pp. 3-22, 1985.
[24] Sieder, E.N. and Tate, G.E., "Heat Transfer and Pressure Drop of Liquids in Tubes", International Engineering Chemistry, Vol. 28, pp. 1429-1436, 1936.
[25] Gnielinski, V., "New Equations for Heat and Mass Transfer in Turbulent Pipe and Channel Flow", International Chemistry Enginneering, Vol. 16, pp. 359-368, 1976.
[26] White, F.M., Viscous Fluid Flow, 3rd Edition, Chapter 1, McGraw-Hill, New York, 2005.
[27] ASHRAE, Fundamentals, Refrigeration and Air Conditioning Engineers, American Society of Heating, USA, 1997.
[28] ASHRAE, Systems and Equipment, Refrigeration and Air Conditioning Engineers, American Society of Heating, USA, 1992.
[29] Merkel, F., Verdunstungskuehlung, VDI Forschungearbeiten, No. 275, 1925.
[30] Mizushina, T. and Miyashita, H.I., "Experimental Study of an Evaporative Cooler", International Chemical Engineering, Vol. 7, No. 4, pp. 727-732, 1967.
[31] Parker, R.O. and Treybal, R.E., "The Heat Mass Transfer Characteristics of Evaporative Coolers", Chemical Engineering Progress Symposium, Vol. 57, No. 32, pp. 138-149, 1962.
[32] Cooling Tower Documents No. C.583 and C.749, Islam Abad Power Plant, Isfahan, Iran, 1988.
[33] Zukauskas, A.A., Convective Heat Transfer in Cross Flow, in S. Kakac, R.K. Shah, and W. Aung, eds, Handbook of Single-Phase Convective Heat Transfer, Chapter 6, Wiley & Sons, New York, 1987.
[34] http://weatherspark.com/averages/32805/5/Isfahan-Esfahan-Iran, 17 Nov. 2015.
[35] www.chaharmahalmet.ir/iranarchive.asp, 17 Nov. 2015.
[36] Bejan, A., Convection Heat Transfer, 4th Edition, Chapter 7, Wiley & Sons, New York, 2013. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 603 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 644 |
||
