نشریه علمی فرآیند نو

نشریه علمی فرآیند نو

مدل تحلیلی سریع تابش برای طراحی و تحلیل کوره‌های صنعتی رفرمینگ بخار

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران
چکیده
مدل‌سازی دقیق انتقال حرارت تابشی در کوره‌های ریفرمینگ به دلیل پیچیدگی هندسی آرایه‌های چندردیفه، نیازمند محاسبات عددی سنگین است. در این پژوهش، یک مدل تحلیلی صریح برای محاسبه تبادلات کوپل‌شده «گاز-دیواره-لوله» با لحاظ اثرات سایه‌اندازی و خودبینی توسعه یافته است. صحت مدل از طریق موازنه انرژی و مقایسه با نتایج عددی سه‌بعدی مرجع تأیید شد که خطای میانگین %10 را نشان می‌دهد؛ این خطا عمدتاً ناشی از تقریب دوبعدی روابط دید است. نتایج نشان داد تبادل مورب لوله‌ها در ردیف‌های مجاور با سهم %50، سازوکار غالب خودتبادلی است. آنالیز حساسیت آماری بر پایه طراحی آزمایش مشخص کرد که دمای گاز و ضریب تابش لوله، بیشترین اثرات اصلی و برهم‌کنشی را بر نرخ تابش دارند. این مدل با توازن میان دقت مهندسی و سرعت محاسباتی بالا، ابزاری کارآمد برای طراحی، عیب‌یابی و مانیتورینگ عملکرد حرارتی در واحدهای صنعتی ریفرمینگ و پتروشیمی محسوب می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Fast Analytical Radiation Model for Industrial Steam Reforming Furnace Design and Analysis

نویسندگان English

Mohammad Ranjbaran
Parviz Darvishi
Department of Chemical Engineering, School of Engineering,Yasouj University, Yasuj, Iran.
چکیده English

Accurate radiative heat transfer modeling in reforming furnaces is challenging due to complex shadowing and self-viewing in multi-row tube bundle. This study develops an explicit analytical model for coupled “gas-wall-tube” exchange areas. The innovation lies in deriving closed-form relations for geometric obstruction in multi-row arrangements, offering a fast alternative to costly numerical simulations. Validated via energy balances and 3D numerical benchmarks, the model shows a 10% mean error, primarily due to 2D view factor approximations. Results identify diagonal exchange between adjacent rows (50% share) as the dominant self-exchange mechanism. Statistical sensitivity analysis reveals that gas temperature and tube emissivity exert the most significant main and interactive effects on radiation rates. Balancing engineering accuracy with computational speed, this model provides an efficient tool for design, troubleshooting, and thermal monitoring in industrial reforming units.

کلیدواژه‌ها English

Reforming
tube bundle
refractory
crossed strings method
analytical modeling

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 03 مرداد 1405