مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

مطالعه عددی جهت بهبود عملکرد حرارتی جوش‌آورهای ترموسیفونی عمودی به‌همراه کاهش میزان رسوب با استفاده از آشفته‌سازهای مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر، اهر، ایران
2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران
3 استادیار گروه مهندسی شیمی، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران
4 پژوهشگاه صنعت نفت (RIPI)، بلوار غربی، مجموعه ورزشی آزادی، تهران، ایران
10.22034/ijche.2026.585547.1614
چکیده
در این پژوهش، اثر آشفته‌سازهای سیم فنری و نوار پیچ‌خورده بر عملکرد حرارتی و رسوب‌گذاری در جوش‌آورنده‌های ترموسیفونی عمودی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شد. آشفته‌سازهای سیم فنری با گام‌های 50، 76 و 95 میلی‌متر و نوارهای پیچ‌خورده با گام‌های 150، 190 و 225 میلی‌متر در محدوده اعداد رینولدز 7000 تا 20000 شبیه‌سازی شدند. ضریب انتقال حرارت جابجایی، طول ناحیه زیرسرد، افت‌فشار، ضریب اصطکاک، ضریب عملکرد حرارتی و ضخامت رسوب با استفاده از یک مدل عددی اعتبارسنجی‌شده ارزیابی شد. هدف نهایی این پژوهش، ارائه یک رویکرد عددی کارآمد برای شناسایی بهینه‌ترین آشفته‌ساز از نظر عملکرد حرارتی- هیدرولیکی و کاهش رسوب در جوش آورنده‌های ترموسیفونی عمودی است. دست آورد کلیدی پژوهش، معرفی سیم فنری با گام 50 میلی‌متر به‌عنوان موثرترین گزینه با بیش‌ترین کاهش رسوب (52%) و بالاترین ضریب عملکرد حرارتی است که می‌تواند به‌عنوان راهنمایی برای طراحی بهینه مبدل‌های حرارتی صنعتی در واحدهای پتروشیمی و پالایشگاهی، مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Study to Enhance the Thermal Performance of Vertical Thermosyphon Reboilers and Reduce Sediment Using Various Turbulators

نویسندگان English

Yaser Bakhshoudehnia 1
Hadi Soltani 2
Behnaz MemarMaher 3
Mahmoud Bayat 4
1 Department of chemical engineering, Ah.C., Islamic Azad University, Ahar, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran
3 Department of chemical engineering, Ah.C., Islamic Azad University, Ahar, Iran
4 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), West Blvd. Azadi Sport Complex,Tehran, Iran
چکیده English

This study numerically investigates the effects of spring wire and twisted tape turbulators on the thermo-hydraulic performance and fouling behavior of vertical thermosyphon reboilers using validated computational fluid dynamics (CFD). Spring wire inserts with pitch spacings of 50, 76, and 95 mm and twisted tape inserts with pitch spacings of 150, 190, and 225 mm were evaluated over Reynolds numbers of 7000–20,000. Key performance indicators, including the heat transfer coefficient, subcooled length, pressure drop, friction factor, thermal performance factor (TPF), and fouling thickness, were analyzed. The primary objective of this study is to provide an efficient numerical approach for identifying the optimum turbulence promoter based on thermo-hydraulic performance and fouling mitigation in vertical thermosyphon reboilers. The key finding of this research is the identification of the 50 mm helical wire insert as the most effective configuration, offering the highest thermal performance factor together with approximately 52% fouling reduction. These findings provide practical guidance for the optimal design and performance enhancement of industrial heat exchangers in petrochemical and refinery units.

کلیدواژه‌ها English

Vertical thermosyphon reboilers
Computational Fluid Dynamics
Convective heat transfer
Turbulence promoters
Thermal performance factor
Fouling

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 مرداد 1405