مبدلهای حرارتی – بررسی مبدلهای حرارتی – پرشین مقاله

مبدلهای حرارتی

مبدل های حرارتی تقریباً پرکاربرترین عضو در فرآیندهای شیمیایی اند و می توان آن ها را در بیشتر واحدهای صنعتی ملاحظه کرد. آنها وسایلی هستند که امکان انتقال انرژی گرمایی  بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف را فراهم می کنند. این عملیات می تواند بین مایع- مایع ، گاز- گاز و یا گاز- مایع انجام شود. مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایین تر و یا هر دو مورد استفاده قرار می گیرند.

این تحقیق دانشجویی بررسی مبدلهای حرارتی مشتمل بر۱۵۷ صفحه است برای دیدن فهرست مطالب مقاله وجزئیات آن به اطلاعات اضافی زیر مراجعه نمایید.

مقاله دانشجویی

فهرست

پیش گفتار ۱۰

دسته بندی مبدل های حرارتی. ۱۲

بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم. ۱۲

۱- مبدل های حرارتی نوع Recuperative. 12

۲- مبدل های حرارتی نوع Regenerative. 12

۳- مبدل های حرارتی نوع تماس مستقیم. ۱۳

بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم. ۱۳

الف-  مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو ۱۳

ب-  مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو ۱۴

ج- مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم. ۱۴

بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم. ۱۵

بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها ۱۶

۱- مبدل های لوله ای. ۱۶

الف- مبدل های حرارتی دو لوله ای. ۱۷

ب- مبدل های حرارتی پوسته و لوله. ۱۷

ج- مبدل های حرارتی لوله ای حلزونی. ۱۹

۲- مبدل های حرارتی صفحه ای. ۱۹

الف- مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار ۲۰

ب- مبدل های حرارتی صفحه ای حلزونی. ۲۱

ج- مبدل های حرارتی لاملا. ۲۲

۳- مبدل های حرارتی با سطوح پره دار ۲۳

الف- مبدل های صفحه ای پره دار ۲۴

ب- مبدل های لوله ای پره دار ۲۶

اصول طراحی مبدل های حرارتی. ۲۷

۱- تعیین مشخصات فرآیند و طراحی. ۳۱

الف- مشخصات مسئله. ۳۲

ب-  مشخصات مبدل حرارتی. ۳۳

۲- طراحی حرارتی و هیدرولیکی. ۳۵

طراحی حرارتی. ۳۵

طراحی هیدرولیکی. ۳۷

الف- مسائل مربوط به طراحی حرارتی مبدل حرارتی. ۳۷

مسئله دسته بندی. ۳۷

مسئله اندازه بندی. ۳۸

ب- روش های اساسی طراحی حرارتی و هیدرولیکی. ۳۸

ج-  مشخصات اساسی سطح. ۳۹

د- مشخصات هندسی سطح. ۳۹

ه- مشخصات ترموفیزیکی. ۴۰

و- راه حل مسائل طراحی حرارتی و هیدرولیکی. ۴۰

۳- طراحی مکانیکی. ۴۱

۴- ملاحظات مربوط به تولید و تخمین  هزینه ها ۴۴

الف- ملاحظات تولید و ساخت.. ۴۴

ب- برآورد هزینه. ۴۵

۵-  فاکتورهای لازم برای  سبک و سنگین کردن. ۴۶

۶-  طراحی بهینه. ۴۷

۷- سایر ملاحظات.. ۴۷

نرم افزار HTFS ( شبیه سازی و طراحی مبدل های حرارتی ) ۴۸

TASC، طراحی حرارتی ، بررسی عملکرد و شبیه سازی مبدلهای پوسته و لوله. ۴۹

FIHR، شبیه سازی کوره ها با سوخت گاز و مایع. ۴۹

MUSE، شبیه سازی مبدلهای صفحه ای پره دار ۵۰

TICP، محاسبه عایقکاری حرارتی. ۵۰

PIPE، طراحی، پیش بینی و بررسی عملکرد خطوط لوله. ۵۱

ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک.. ۵۱

FRAN، بررسی و شبیه سازی مبدلهای نیروگاهی. ۵۲

TASC، طراحی حرارتی ، بررسی و شبیه سازی مبدلهای حرارتی پوسته و لوله. ۵۳

توانایی ها ۵۳

کاربرد در فرآیند. ۵۴

مشخصات فنی و توانایی ها ۵۵

خواص فیزیکی. ۵۶

بررسی ارتعاش ناشی از جریان. ۵۶

خروجی. ۵۷

ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک.. ۵۹

طراحی. ۵۹

کاربرد در فرآیند. ۶۰

مشخصات فنی و توانایی. ۶۱

انواع لوله ها ۶۱

انواع کلگی. ۶۱

تعداد گذر ۶۱

اندازه دسته لوله. ۶۱

نوع جریان هوا ۶۱

خواص فیزیکی. ۶۲

واسطه های مخصوص… ۶۲

جرم گیری. ۶۳

نتایج خروجی. ۶۳

PIPESYS ، شبیه سازی خطوط لوله. ۶۴

امکانات و توانایی ها ۶۵

نمونه هایی از کاربرد PIPESYS در عمل. ۶۷

نرم افزار Aspen B-jac. 67

آشنایی با نرم افزار Aspen Hetran. 69

نحوه کار نرم افزار  Hetranدر حالت طراحی. ۷۲

بهینه سازی قطر پوسته. ۷۴

بهینه سازی فاصله بافل ها ۷۴

بهینه سازی تعداد بافل ها ۷۵

بهینه سازی طول لوله. ۷۵

بهینه سازی تعداد گذرهای لوله. ۷۵

بهینه سازی تعداد لوله ها ۷۶

بهینه سازی مبدل های سری. ۷۶

بهینه سازی مبدل های موازی. ۷۷

محاسبات نازل. ۷۷

کمترین سرعت سیال. ۷۷

بیشترین سرعت سیال. ۷۸

محیط نرم افزار Aspen Hetran. 79

تعریف مساله ( Problem Definition ) 80

اطلاعات خواص فیزیکی ( Physical property data ) 90

انتخاب های خواص ( Property Options ) 90

بانک های اطلاعاتی ( data banks ) 90

انتخاب فلش… ۹۲

تاثیر افت فشار بر میعان و تبخیر : ۹۶

ترکیب طرف گرم / سرد ( Hot / Cold Side Composition ) 96

اجزای ترکیب : ۹۷

بخار و مایع ورودی و خروجی : ۹۷

نوع اجزا : ۹۸

منبع اطلاعاتی : ۹۸

دما : ۹۹

بار حرارتی : ۹۹

ترکیب بخار/ مایع : ۱۰۰

خواص مایع و بخار : ۱۰۰

ساختار مبدل ( Exchanger Geometry ) 101

نوع مبدل ( Exchanger Type ) 102

نوع لوله : ۱۰۳

قطر خارجی لوله : ۱۰۳

ضخامت دیواره لوله : ۱۰۳

زبری جداره داخلی لوله : ۱۰۴

مشخصه دیواره لوله : ۱۰۴

فاصله مرکز- مرکز لوله : ۱۰۴

جنس لوله : ۱۰۵

الگوی آرایش لوله ها : ۱۰۵

بافل ها ( Baffles ) 105

نوع بافل : ۱۰۵

برش بافل ها : ۱۰۶

جهت برش بافل ها : ۱۰۷

داده های ارزیابی و شبیه سازی ( Rating/Simulation Data ) 108

قطر خارجی یا داخلی پوسته. ۱۰۸

فاصله بافل ها ۱۰۹

فاصله بافل ابتدایی. ۱۰۹

تعداد بافل ها ۱۰۹

فاصله بافل انتهایی. ۱۱۰

طول لوله. ۱۱۰

تعداد لوله ها ۱۱۰

تعداد پوسته های سری و موازی. ۱۱۰

قطر داخلی و خارجی پوسته نوع کتل. ۱۱۱

گزینه آرایش و چیدمان لوله. ۱۱۱

ضخامت استوانه پوسته. ۱۱۲

نازل ها ( Nozzles ) 112

قطر خارجی گنبد نازل. ۱۱۳

کلاس فلنج نازل. ۱۱۳

انواع شکل فلنج نازل. ۱۱۳

جهت جریان اولین گذر لوله ها ۱۱۴

مکان نازل در خم U.. 114

داده های طراحی (  Design Data) 114

استاندارد طراحی. ۱۱۸

کلاس TEMA.. 119

استاندارد مواد ۱۱۹

استاندارد ابعاد ۱۱۹

فشار طراحی. ۱۱۹

دمای طراحی. ۱۲۰

فشار طراحی خلاء ۱۲۰

مقدار مجاز خوردگی. ۱۲۰

تنظیمات برنامه ( Program Options ) 121

تجزیه و تحلیل حرارتی ( Thermal Analysis ) 121

ضریب انتقال حرارت.. ۱۲۱

مقدار افزاینده برای ضریب انتقال حرارت.. ۱۲۱

مقدار افزاینده برای افت فشار ۱۲۲

اختلاف دمای میانگین. ۱۲۲

حداقل ضریب تصحیح مجاز اختلاف دمای میانگین. ۱۲۲

حداقل دمای نزدیکی مجاز ۱۲۳

حداکثر شار گرمایی مجاز ۱۲۳

جهت جریان برای مبدل یک بار گذر ۱۲۳

بیشترین تعداد تکرار حالت طراحی. ۱۲۳

تلورانس حالت شبیه سازی. ۱۲۴

تعداد بازه های محاسبه. ۱۲۴

کدهای تغییرات ( Change Codes ) 124

نتایج ( Results ) 125

خلاصه وضعیت طراحی. ۱۲۶

الف) خلاصه داده های ورودی. ۱۲۶

ب) مسیر بهینه سازی. ۱۲۶

ج) مرور طراحی ها ۱۲۷

د) اخطارها و پیام ها ۱۲۸

خلاصه وضعیت حرارتی. ۱۲۹

الف) عملکرد ۱۲۹

عملکرد عمومی. ۱۳۰

تحلیل مقاومت گرمایی. ۱۳۰

ب) ضرایب و اختلاف دمای میانگین. ۱۳۱

ج) افت فشار ۱۳۲

خلاصه وضعیت مکانیکی. ۱۳۳

الف) ابعاد مبدل. ۱۳۳

ب) آنالیز ارتعاش و تشدید. ۱۳۴

جزئیات محاسبه ( Calculation Details ) 135

تحلیل بازه های داخل لوله / پوسته. ۱۳۵

آشنایی با نرم افزار Aerotran. 137

روش های طراحی نرم افزار Aerotran. 139

آشنایی با نرم افزار  Teams. 141

برنامه Props. 143

برنامه Qchex. 145

برنامه Ensea. 147

برنامه Metals. 149

برنامه  Primetal 151

ویژگیهای وابسته حرارتی شامل : ۱۵۳

برنامه Newcost 155

منابع و مواخذ.۱۵۷

.

مقاله بررسی مبدلهای حرارتی در پرشین مقاله موجود است.

مقاله بررسی مبدلهای حرارتی را می توانید در زیر مشاهده کنید.

نحوه کار مبدل حرارتی

مبدل های حرارتی نوع تماس مستقیم

در این نوع مبدلهای حرارتی ، سیال سرد و گرم به طور مستقیم تماس حاصل نموده ( هیچ دیواره ای بین جریانهای سرد و گرم وجود ندارد ) و تبادل انرژی یا حرارت انجام می گیرد. در مبدل های تماس مستقیم ، جریانها ، دو مایع غیر قابل اختلاط و یا یک گاز و یک مایع هستند. این مبدل ها معمولا از راندمان حرارتی بالایی برخوردارند. نمونه ای از این مبدل ها ، برج های خنک کن ، کولرهای آبی و گرم کن های Open Feed Water Heater موجود در نیروگاه های بخار می باشند .

مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو 

در شرایطی که جریان سیال سرد و گرم موازی یکدیگر و در خلاف جهت هم باشد مبدل را جریان غیر همسو می نامند. باید توجه داشت در این نوع مبدل ها امکان افزایش دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد. این مبدلها در شرایط یکسان از سطح انتقال حرارت کمتری نسبت به مبدل های همسو برخوردار هستند. مبدلهای حرارتی

مبدل حرارتی هوا خنک

مبدل های لوله ای

این مبدل ها از لوله هایی با مقطع دایره ای ساخته شده اند. یک سیال در داخل لوله ها و سیال دیگر در خارج از لوله جریان دارد. قطر ، تعداد ، طول ، گام و آرایش لوله ها می تواند تغییر کند. بنابراین انعطاف پذیری قابل ملاحظه ای در طراحی آنها وجود دارد.مبدلهای حرارتی

مبدل های حرارتی دو لوله ای

مبدل های دو لوله ای معمولی شامل یک لوله است که با اتصالات مناسب بصورت هم مرکز در داخل لوله ای دیگر با قطر بزرگتر قرار می گیرد تا جریان را از مقطعی به مقطع دیگر هدایت کند. مبدل های حرارتی دو لوله ای می توانند با آرایش گوناگون سری و موازی مرتب شوند تا افت فشار و متوسط اختلاف دمای مورد نظر را برآورده سازند. مبدلهای حرارتی

تولید مبدل حرارتی

مبدل های حرارتی پوسته و لوله

مبدل های پوسته و لوله ، از لوله های با مقطع دایره ای که در پوسته های استوانه ای بزرگ نصب شده اند ، ساخته می شوند به طوری که محور لوله ها موازی با محور پوسته است. این مبدل ها به صورت وسیعی به عنوان خنک کن های روغن ، چگالنده ها و پیش گرمکن ها در نیروگاه ها ، و به عنوان مولدهای بخار در نیروگاه های هسته ای و در کاربرد های صنایع فرآیندی و شیمیایی استفاده می شوند. مبدلهای حرارتی

مبدل های حرارتی لوله ای حلزونی

این مبدل ها شامل کویل هایی هستند که به صورت حلزونی پیچانده شده و در یک پوسته قرار گرفته اند و یا به صورت چگالنده های هم مرکز و تبخیر کننده های هم مرکز هستند که در سیستم های تبرید استفاده می شوند. ضریب انتقال گرما ، در لوله حلزونی در مقایسه با لوله مستقیم ، بیشتر است. این مبدل ها، برای انبساط گرمایی و سیال های تمیز مناسب هستند ، زیرا تمیز کردن آنها تقریبا غیر ممکن است. مبدلهای حرارتی

.

نظرات بسته شده است.