امروزه با توجه به افزایش جمعیت جهان و محدود بودن منابع انرژی و مصرف بی رویه سوخت های فسیلی و آلودگی ناشی از آن، کاهش مصرف انرژی و بهره وری از سیستم های مورد استفاده در تأمین انرژی به یک معضل جهانی تبدیل شده است. لذا در این مقاله به افزایش راندمان حرارتی یک بخاری گازسوز معمولی و ارتقا آن به یک سیستم پربازده تر با مصرف سوخت کمتر پرداخته شده است. مدلسازی محفظه احتراق بخاری گازسوز ابتدا به صورت محاسبات دستی و سپس با نرم افزار EES انجام پذیرفته است، تا میزان انتقال حرارت بخاری با محیط اطراف مشخص گردیده و سپس با نصب فن میزان بهبودی حاصل شده در بازدهی حرارتی و کاهش مصرف سوخت مشخص شود. نتایج حاصل از مدلسازی نشان می دهد که با تغییر ضریب جابجایی طبیعی به جابجایی اجباری در بخاری مصرف گاز به میزان قابل قبول کاهش یافته و بازده حرارتی بخاری بهبود خوبی پیدا کرده است.  

مقدمه

   در این مقاله ابتدا مدلسازی بصورت محاسبات دستی و با موازنه گاز ورودی به بخاری گازسوز نمونه صورت پذیرفته است، پس از بدست آمدن میزان هوای مصرفی بخاری و دمای آدیاباتیک شعله، میزان دبی جرمی گاز و هوای مصرفی کل بخاری بدست آورده شده است و سپس محاسبات با نرم افزار EES انجام گرفته اند.

   با ورود دبی جرمی (گاز و هوای مصرفی) از پایین بخاری در محفظه احتراق مشتعل شده و با بالا رفتن گاز طی چند مرحله انتقال حرارت جابجایی طبیعی و اجباری و تشعشعی محاسبه شده است.

   پس از حاصل شدن نتایج مدلسازی برای بخاری دودکش دار نمونه، با نصب فن بر روی بخاری محاسبات با همان روش قبل اما با تبدیل ضریب جابجایی به جابجایی اجباری صورت پذیرفته است.دب یحجمی گاز ورودی به بخاری 0/8 مترمکعب در ساعت، دمای دود خروجی از دودکش 180 تا 210 درجه سانتی گراد و بازده بخاری 50 تا 60 درصد طبق اطلاعات تجربی کارخانه سازنده می باشد.

  در تحقیقی رحیمی و همکاران در سال 2011 در مقاله ای تحت عنوان بررسی و بهبود عملکرد بخاری گازسوز با محفظه اختراق بسته، بر روی نوع خاصی از بخاری گازسوز، که هوای لازم را از بیرون فضای مورد گرمایش دریافت می کند بررسی هایی انجام دادند. بر اساس نتایج بدست آمده می توان با انجام تغییراتی در ساختمان یک بخاری معمولی، نوع دیگری از آن را ایجاد نمود که هوای لازم برای احتراق را از بیرون فضای مورد گرمایش دریافت کند که در این صورت میزان هوای اضافی به دلخواه و با حداقل خطرات کاهش داده شود. با کاهش میزان هوای اضافی، دمای محصولات احتراق به مقدار قابل توجهی اضافه شده است و به تبع آن میزان انتقال حرارت به محیط افزایش یافته است. علیجانی در سال 2005 به بررسی مباحث نظری و عملی بهینه سازی مصرف سوخت در بخاری های گازسوز دودکش دار پرداخت که شامل پدیده های انتقال حرارت و موارد استفاده از آن ها در بهینه سازی مشعل، کلاهک تعدیل و موانع حرارتی و مقایسه آن ها با طرح ساخته شده بود. حسین پور و همکاران در سال 2009 تحقیق در مورد بهبود و بازده گرمایی بخاری گازی دودکش دار را انجام دادند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار فلوئنت، جریان و اتقال گرمای گازهای حاصل از احتراق برای هندسه های مختلف برای موانع جریان، شبیه سازی شده و تأثیر شکل موانع در بازده گرمایی بخاری مورد بررسی قرار گرفته است. رحیمی و عبدی اقدم در سال 2008 در تحقیقی که تحت عنوان مطالعه تجربی تأمین مستقیم هوای مصرفی برای بخاری های گازسوز خانگی انجام شده سعی کرده اند تا به روش تجربی و با ایجاد تغییرات جزئی در ساختمان یک دستگاه بخاری گاز سوز، هوای لازم برای احتراق به همراه هوای اضافی برای اختلاط با محصولات احتراق به منظور خنک کردن آن از بیرون و از طریق لوله ای به موازات لوله دودکش تأمین گردد. بخاری آزمایشی تحت شرایط پایدار بکارگیری شده و نتایج رضایت بخشی از کارکرد را داشته است.