مدلسازی و شبیه سازی یک کوره صنعتی کراکینگ به روش cfd

مظاهر مولائی

چکیده

شبیه سازی احتراق صنعتی و واکنشهای شیمیایی بطور عمومی شامل حل جریانهای متلاطم همراه با انتقال حرارت، انتقال اجزاء و واکنشهای شیمیایی می باشد. در بیست سال اخیر، پیشرفتهای زیادی در زمینه کاربرد محاسبات دینامیکی سیال (cfd) در احتراق صنعتی حاصل شده است. امروزه از ابزار cfd به منظور تجزیه و تحلیل مسائل گوناگونی از جمله بویلرها و کوره ها، بسترهای سیال، محفظه های احتراق توربین گازی و موارد بسیار دیگر ، استفاده می شود. در این تحقیق مدلسازی و شبیه سازی یک کوره صنعتی تولید هیدروژن (شبیه سازی احتراق مشعل ها و واکنش کاتالیستی درون لوله ها) در مقیاس واقعی توسط روش محاسبات دینامیکی سیال (cfd)، انجام شده است. برای این منظور با استفاده از نرم افزار fluent ، کوره هیدروژن پالایشگاه تهران شبیه سازی شده است. در این شبیه سازی از مدل اغتشاش k-e استاندارد، مدل احتراق eddy dissipation و مدل تابش discrete ordinate استفاده شده است. به این ترتیب توزیع دما، سرعت، فشار و غلظتهای مواد در داخل کوره پیش بینی شده است که با ابزار دقیق قابل اندازه گیری نبودند. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج مربوط به داده های صنعتی پالایشگاه تهران ( پارامترهای خروجی) بصورت موفقیت آمیزی مقایسه شده که در آن خطای مربوط به ترکیب درصد هیدروژن خروجی برابر 8/1 ? بوده که نشان دهنده انطباق خوب بین نتایج شبیه سازی و داده های صنعتی است. همچنین در این پروژه، انتقال حرارت از طرف مشعلها به لوله هایی که درون آنها واکنش کاتالیستی انجام می شود بطور ویژه مورد بررسی قرار گرفته است. نهایتا تاثیر ترکیب خوراک لوله ها (نسبت بخار به کربن) و هوای اضافی بر روی محصول نهایی و کارکرد مشعل ها بررسی شده و عملکرد کوره در شرایط عملیاتی مختلف پیش بینی گردیده است.