بررسي و تقويت عملكرد گرمكن‌هاي حمام آب غيرمستقيم در ايستگاه‌هاي گاز شهري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

گرمكن‌هاي غيرمستقيم حمام آب از تجهيزات كليدي در ايستگاه‌هاي كاهش فشار گاز طبيعي به شمار مي‌روند كه وظيفه‌ي پيش‌گرمايش جريان گاز را قبل از ورود به فرآيند كاهش فشار بر عهده دارند. با وجود نقش اساسي اين تجهيزات در جلوگيري از تشكيل هيدرات و انسداد مسير انتقال گاز، ميزان بالاي مصرف سوخت و بازده گرمايي پايين آن‌ها از چالش‌هاي مهم صنعت گاز كشور به‌حساب مي‌آيد. هدف از اين پژوهش، تعيين مكانيسم‌هاي انتقال گرما و مقاومت‌هاي موجود در مسير آن، جهت ارائه‌ي راهكارهايي براي افزايش راندمان انرژي و كاهش مصرف سوخت در گرمكن‌هاي گاز است. در همين راستا، گرمكن ايستگاه كاهش فشار زاغه در شهرستان شهرضا، با ظرفيت 30٬000 مترمكعب استاندارد بر ساعت، انتخاب و عملكرد آن از طريق اندازه‌گيري‌هاي ميداني و شبيه‌سازي عددي بررسي شد. نتايج نشان داد كه در فرآيند انتقال گرما از حمام آب به جريان گاز، حدود 59 درصد از مقاومت گرمايي به بخش بيروني كويل، 6 درصد به ديواره‌ي آن و بقيه به داخل كويل انتقال گاز اختصاص دارد؛ توزيعي كه منجر به اختلاف دمايي در حدود 13 درجه‌ي سلسيوس ميان گاز و حمام آب شده است. همچنين، بررسي‌ها حاكي از وقوع پديده‌ي جوشش مادون‌سرد در سطح لوله‌ي آتشدان است؛ به‌گونه‌اي كه در شار حرارتي 3350 وات بر مترمربع، دماي ميانگين سطح لوله حدود 103 درجه‌ي سلسيوس برآورد گرديد. در اين حالت، حباب‌هاي بخار تشكيل‌شده به‌سرعت متراكم مي‌شوند و مقدار قابل‌توجهي از انرژي را به حمام منتقل مي‌كنند. بر اساس موازنه‌ي انرژي صورت‌گرفته، راندمان حرارتي گرمكن در شرايط عملياتي آن 41 درصد محاسبه شد كه بسيار كم‌تر از راندمان 71 درصدي اعلام‌شده توسط سازنده است. همچنين، اتلاف انرژي از بدنه و دودكش به‌ترتيب حدود 1 درصد و 4/4 درصد از كل انرژي حاصل از احتراق برآورد شد. در اين پژوهش، از ميان چهار سناريوي بررسي‌شده براي پيكربندي كويل‌ها، حالتي كه در آن كويل اوليه به دو كويل موازي تقسيم و شدت جريان دو برابر شد، بهترين عملكرد را داشت. در اين سناريو، با افزايش 5 درجه‌اي دماي حمام، نرخ انتقال حرارت به جريان گاز دو برابر گرديد. افزون بر يافته‌هاي فني، نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهد كه راهكارهايي نظير حذف اتيلن‌گليكول به‌منظور توسعه‌ي جوشش مادون‌سرد و نيز به‌كارگيري پمپ براي بهبود همرفت و كاهش مقاومت گرمايي در سطح كويل‌ها، از جمله اقدامات موثر براي ارتقاي عملكرد حرارتي گرمكن‌ها به‌شمار مي‌آيند. اين راهكارها از نظر اقتصادي مقرون‌به‌صرفه بوده و در بازه‌هاي زماني كوتاه قابل اجرا هستند.

234577

فرآيندهاي جداسازي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان