دانشکده فنی نشریه دانشکده فنی 0803-1026 42 2 2008 04 20 Energy and Exergy Analysis of a Co-Current Gas Cooling Tower Based on Mathematical Modeling and Simulation Results آنالیز انرژی و اکسرژی یک برج سرمایش-رطوبت‌زنی گاز همسو بر مبنای نتایج مدلسازی ریاضی و شبیه‌سازی 19387 FA آرزو نیک‌سیر امیر رحیمی Journal Article Beginning with a discussion of energy and exergy analysis definitions, the presented study provides a descriptive mathematical model for energy and exergy analysis for a co-current gas cooling tower. For this purpose using conservation laws of mass, energy and momentum, the variation of temperature and enthalpy of gas and liquid streams are predicted along the tower length and are used in order to calculate the energy and exergy efficiencies. The model validity in prediction of gas and liquid characteristics changing along the tower length was examined against some operating data measured in a commercial cement plant. As a result, it was concluded that in spite of high energy efficiency, the cooling tower has a relatively low exergic efficiency which is because of thermodynamic irreversibilities and entropy production during heat and mass transfers. Also, the effect of some operating parameters including tower diameter, tower length, liquid drops size distribution and water flow rate was investigated on amount of exergy destruction. In all cases the results showed that the exergy of water does not completely absorbed by gas and a notable portion of the exergy is destructed. The result of these investigations may be employed to inform about the true energy potential caring by fluids. دراین مطالعه پس از تعاریف اولیه پیرامون آنالیز انرژی و اکسرژی، یک مدل ریاضی جهت آنالیز انرژی و اکسرژی یک برج سرمایش-رطوبت‌زنی گاز همسو تبیین گردیده است. بدین منظور بر اساس قوانین بقای جرم، انرژی و ممنتوم تغییرات دما و آنتالپی جریان‌های گاز و مایع در طول برج تبیین و جهت محاسبه راندمان انرژی و اکسرژی برج به کار برده شده است. همچنین دقت مدل پیشنهادی از طریق تطبیق با نتایج تجربی گزارش شده مربوط به چند واحد عملیاتی در صنعت سیمان مورد بررسی و تایید قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد علیرغم بالا بودن راندمان انرژی برج به دلیل ناچیز فرض کردن کلیه اتلافات انرژی، برج سرمایش گاز از راندمان اکسرژی نسبتاً پایینی برخوردار است که به دلیل بازگشت‌ناپذیری‌های ترمودینامیکی موجود و تولید آنتروپی ضمن تبادلات جرم و انرژی است. همچنین در این مطالعه اثر برخی پارامترهای عملیاتی شامل قطر برج، طول برج، توزیع اندازه قطرات مایع و دبی مایع بر میزان اتلاف اکسرژی درون برج مورد بررسی قرار گرفته است. در کلیه موارد محاسبات نشان می‌دهد همزمان با تبخیر مایع محتوای اکسرژی آن تماماً وارد فاز گاز نمی‌شود و همواره سهم قابل توجهی از اکسرژی هدر می‌رود. از نتایج این مطالعه می‌توان به منظور شناخت پتانسیل تولید کار مفید انرژی همراه‌ سیالات استفاده کرد. https://jfe.ut.ac.ir/article_19387_9a944cbabc2d065e383296ec167138b7.pdf