مبدل های حرارتی اصلی
خلاصه مقاله
فرایند تبادل گرما بین دو سیال، دماهای مختلف که بوسیله ی دیواری جامد از هم جدا شده اند. در بسیاری از کاربردهای مهندسی دیده می شود. وسیله ای که این تبادل حرارتی را در بسیاری از فرایندها صورت می دهد، مبدلهای حرارتی (Heat Exchangers) می باشند که کاربردهای خاص آنها را می توان از سیستمهای گرمایش ساختمانها و تهویه مطبوع گرفته تا نیروگاه ها، پالایشگاهها و فرآیندهای شیمیایی به وضوح مشاهده کرد
طراحی با پیش بینی عملکرد این دستگاهها مبتنی بر اصول انتقال گرما می باشد. در این پروژه سعی شده تا اختصاصا در مورد مبدل های پوسته– لوله ای (Shell-ans-Tube) به علت سادگی، کاربرد وسیع و وجود استانداردها و اطلاعات فراوان تر کتابخانه ای آنها بحث و بررسی شود. در این بررسی ضمن معرفی کلی این مبدل ها، کاربرد آنها، نحوه ی طراحی و عملکرد آنها به سه روش کرن (Kerm’s Method) و بل (Bell’sMethod) و روش الگوریتم سریع (Rapid Design) و جهت بررسی عملکرد (Performance) یک مبدل پوسته- لوله ای مطرح شده است. در پایان، سعی بر ارائه یک فلوچارت جامع در مورد مبدلهای پوسته- لوله ای به کمک سه روش فوق گردیده است. امید است که مطالعه ی حاضر در طراحی این وسایل مفید قرار گیرد.
فصل اول “Section 1”
معرفی انواع مبدلهای حرارتی (Heat Exchanger Definition)
عموما تجهیزات حرارتی در سیستمهای فرآیندی مثل پالایشگاهها به دو دسته کلی نقسیم می شوند.
۱- کوره ها (Furnaces)
۲- مبدل های حرارتی (Heat Exchangers)
فرق کوره ها و مبدل ای حرارتی در منبع گرمایشی است یعنی اینکه منبع گرمایشی در کوره ها سوخت های مایع و گازی است ر حالیکه در مبدل های حرارتی منبع گرمایشی سیال گرم است. در کوره ها با توجه به نوع منبع گرمایشی مکانیزم انتقال حرارت به صورت جا به جایی (Convection) و تشعشعی (Radiation) تواما میباشد حال آنکه مکانیزم انتقال حرارت در مبدل های حرارتی فقط جا به جایی (Convection) است. هدف در مبدل حرارتی مجاورت یک سیال گرم با یک سیال سرد است به طوریکه انتقال حرارت به طریقه جا به جایی باعث گرم شدم سیال سرد گردد.
تقسیم بندی مبدل های حرارتی از نظر فازها عموما به دو صورت زیر است:
۱- مبدل های حرارتی که همراه تغییر فاز هستند مثل ریبوپلرها (Reboilers)- کندانسورها (Condensors) تبخیر کننده ها (Evapoators)
۲- مبدل هائیکه همراه با تغییر فاز نیستند مثل مبدل های پوسته- لوله ای
(shell and Tube)…
فهرست مطالب
عنوان
مقدمه
فصل اول- معرفی انواع مبدل های حرارتی
– مبدل های پوسته- لوله ای و انواع آن
– پارامترهای عملیاتی تعیین کننده مبدل های پوسته لوله ای
– خصوصیات مبدل پوسته لوله ای Fixed Tube Sheet
– خصوصیات مبدل پوسته لوله ای U- Type
فصل دوم- پارامترهای طراحی مکانیکی
– قطر و ضخامت لوله ها
– طول لوله ها
– آرایش لوله ها
– لوله های دو فلزی و پرده دار
– صفحه جدا کننده
– بافل های عرضی و لبه های بافل ها
– ضخامت بافل
– حداکثر طول آزاد و بدون تکیه
– بافل های طولی
– صفحه برخورد
– آخرین محدوده لوله گذاری (OTL)
– محاسبه تعداد لوله ها
فصل سوم- اطلاعات طراحی
– انواه محاسبات کاربردی در مبدل های حرارتی
– روش LMTD
– محاسبه U
– متد کلی مسئله طراحی
– روش NTU در طراحی یک مبدل
فصل چهارم- روابط مهم در تعیین ضریب انتقال حرارت و افت فشار
– معادلات و روابط مربوط به تازل و درپوشها
– تازل های ورودی و خروجی سمت لوله
– افت فشار تازل سمت پوسته
– بررسی فاکتور J در میزان انتقال حرارت و وابستگی آن به ضریب انتقال حرارت
– تعیین J بر مبنای عده ناسلت
– تعیین J بر مبنای عدد استاتن
فصل پنجم- روشهای طراحی و محاسباتی مبدل ها
– روش Kem
– محاسبه افت فشار سمت پوسته در روش Kem
– روش Bell
– معرفی فاکتورها در روش Bell
– روش تینکر (Tinker)
– محاسبات مربوط به پوسته F
– رسوب گرفتگی (Fouling)
– ارتعاش (Vibration)
– سروصدا (Noise)
– الگوریتم عمومی در طراحی مبدل های پوسته- لوله ای
– روش طراحی سریع مبدل های پوسته- لوله ای
– ارتباط بین افت فشار و ضریب انتقال حرارت
فصل ششم- حل دستی یک مثال طراحی
– اطلاعات طراحی و داده های مکانیکی در طراحی مبدل
– محاسبات
– محاسبات مربوط به Tubie Side
– محاسبات مربوط به پوسته
– حل دستی مثال فوق از طریق فاکتور عملکرد (Duty factor)
– حل مسئله از طریق روش الگوریتم سریع Rapid Design
– جدول مقایسه ای متدهای مختلف طراحی
فصل هفتم- راهنمای برنامه کامپیوتری برای روشهای (Rapid Design- Bell- Kem)
– مقدمه:
– تعریف داده های ورودی و متغیرهای به کار رفته در برنامه
– داده هایی که فقط در روش Bell به کار رفته اند و تعریف آنها
– روش و ترتیب وارد کردن داده های مورد نیاز در هر روش
– روش اجرای برنامه
– خروجیهای برنامه
– توضیح خروجیها به ترتیب (روس Kem)
– خروجیهای روش Bell به ترتیب برنامه
– خروجیهای روش Rapid design
فصل هشتم- الگوریتم و پرینت برنامه و خروجیهای آن
– الگوریتم متد Kem
– الگوریتم متد Bell
– الگوریتم متد Rapid design
مراجع و منابع مورد استفاده در این پروژه