مدل سازی دینامیکی بویلر نوع دی با مدار چرخش طبیعی: مطالعه ای بر روی عملکرد بویلر در حین تغییر بار پله ای

در این مقاله به مدل سازی گذرای بویلر نوع دی در حین فرایند تغییر بار پرداخته شد. این نوع بویلرها برای تولید بخار اشباع فرایندی در صنایع کاربرد دارند. در بویلر نوع دی جذب حرارت را می توان به دو بخش کوره و بخش جابه جایی تقسیم نمود. در این نوع بویلر لوله های بخش جابه جایی به صورت غیرمستقیم در معرض حرارت بوده که منجر به تغییر مسیر جریان از درام (Drum) بالا به پایین و بلعکس شده است. از ویژگی های به خصوص این بویلر مدار چرخش درام  آن است که به صورت طبیعی بوده و در نتیجه معادلات موازنه ی هیدرولیکی سیستم نیز باید در نظر گرفته شود. در مدل سازی حاضر معادلات سمت آب (در داخل لوله ها) به صورت یک بعدی و معادلات سمت دود با استفاده از روش ناحیه ای و به صورت سه بعدی در نظر گرفته شده است. معادلات پیوستگی و انرژی گذرا در سمت آب تشکیل یک دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی داده که با استفاده از روش رونه-کوتا حل شده است. برای حل معادلات سمت آب و دود به صورت برهم کنش دو طرفه، در کار حاضر یک کد رایانه ای در محیط نرم افزار فرترن توسعه یافته است. بررسی پارامترهای عملیاتی بویلر در هنگام راه اندازی می تواند در بهبود سیستم کنترلی موجود کمک شایانی کند. نتایج این مدل سازی با داده های بویلر موردنظر در حین راه اندازی سرد مقایسه شد که حداکثر خطا برای فشار بخار، دمای آب درام و دبی بخار خروجی از شیر درام به ترتیب برابر 8/4، 1 و 8/6 درصد است. همچنین پاسخ بویلر به افزایش پله ای درخواست بخار مصرف کننده، کمتر از 20 ثانیه است.