مدل سازی ریاضی یک برج خنک کننده بسته با توجه به تبخیر آب اسپری و بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر روی آن

در این تحقیق، مدل سازی ریاضی یک برج خنک کننده بسته ناهمسو بررسی شده است. در این بررسی، ابتدا با استفاده از قانون بقای انرژی و جرم برای سیستم آب و هوا معادلات حاکم بر آن نوشته و سپس دستگاه معادلات دیفرانسیل حاکم بر آن بصورت عددی و با استفاده از روش رانگ کوتای مرتبه چهارم در محیط نرم افزار متلب حل شده است. در این پژوهش مدل سازی در دوحالت مختلف وقتی که از تبخیر آب اسپری صرفه نظر شود و یا اینکه مورد توجه قرار گیرد بررسی شد. جهت ارزیابی مدل ریاضی به دست آمده نتایج حاصل از آن با نتایج یک آزمایش معتبر موجود در منابع علمی مقایسه شد و نتایج نشان داد که تطابق خوبی بین نتایج حاصل از مدل سازی و داده های آزمایشگاهی وجود دارد. هم چنین تغییرات پارامتر های مختلف شامل دمای آب خنک شونده، دمای آب اسپری شده، دمای هوا، دبی آب اسپری شده، تغییرات آنتاپی هوا و رطوبت هوا در طول برج در حالتی که از تبخیر آب اسپری صرفه نظر می شود و یا اینکه مورد توجه قرار گیرد مقایسه شد. نتایج نشان داد که می توان از تبخیر آب اسپری در محاسبات صرفه نظر نمود و نتایج آن تفاوت قابل توجهی با در نظر گرفتن تبخیر آب اسپری شده ندارد. سپس اثر دمای خشک هوا و دمای مرطوب هوا بر دمای آب خروجی از برج بررسی شد. نتایج این مدلسازی نشان داد که دمای آب خروجی از برج از بالا به پایین برج کاهش می یابد، هم چنین دمای آب اسپری شده درابتدا و انتهای برج یکسان است اما در طول برج تغییر می یابد. علاوه بر آن دمای هوا از پایین به بالای برج کاهش یافته اما بر خلاف آن آنتالپی هوا افزایش یافته است که این امر به دلیل افزایش رطوبت مطلق هوا است. نهایتا نتایج نشان داد که دمای آب خروجی از برج با افزایش دمای مرطوب هوا، افزایش می یابد.