مبدلهای حرارتی
مقدمه مقاله
مبدلهای حرارتی وسایلی هستند که برای بالا بردن و یا تسهیل جریان انتقال حرارت به کار می روند . مثل های بی شماری از این مبدل های در زندگی روزمره به هم می‌خورد . هر موجود زنده ای به نوعی با مبدلهای حرارتی کار دارد . پستانداران داری مبدل حرارتی پیچیده ای هستند . اولین قسمت آن شش است که نه فقط وظیفه انتقال اکسیژن به خون و خارج کردن دی اکسید کربن از آن را به عهده داد بلکه به اشباع کردن بازدم توسط بخار آب بدن را خنک می کند .
قسمت دوم مبدل پوسته است که با تغییر ظاهر فیزیکی خود با توجه رطوبت و سرعت هوای محیط انتقال حرارت از بدن را کنترل می کند .
مبدل های حرارتی صنعتی از پیچیدگی برخودار است .ولی به دلت آوردن تکنولژی ساخت آن از اهمیت بالایی برخوردار است . برخی از مبدلهای صنعتی که در که در زندگی روزانه با آن سرو کار داریم عبارتند از وسایل وسایل جوشانیدن آب ، سیکل بر ماشینم یخچال که دارای دو قسمت سرد کردن فضای داخل یخچال و خارج نمودن گرمای گرفته نشوده توسط سیال برد به محیط است سیستم رادیاتور اتومبیل موارد بسیار زیاد دیگر .
مبدل های حرارتی داری اهمیت ویژه ای در حوزه وسیعی از صنعت می باشند . مبدل های حرارتی در پالایشگاه ها ،نیروگاه ها ، اتومبیلها ، سیستم های تبرید ، تهویه مطبوع ، صنایع تولیدی ، بازیابی حرارت و بسیاری موارد دیگر به کار گرفته می شود و از عوامل اصلی ایمنی واحدهامحسوب می شود .
در سالهای اخیر مبدلهای حرارتی کاربرد روز افزون در صنایع شیمیایی و صنایع دیگر پیدا کرده است . این امر سبب نشوده تا توجه بسیاری از محقیقن به سمت این نوع مبدل و بررسی رفتار عمومی آن معطوف گردد . مبدل حرارتی صفحه ای کاربرد توسعه یافته خود را مرهون طرح مطلوب و مقرون به صرفه خود است . ضریب انتقال طرت بالا ، طرح جمع و جور و فشرده . سهولت املیات نظافت ، رسوب زدایی بازو
بسته کردن و بیاری از مورد دیگر از جمله مزایای این مبدل می باشد .
از سال ۱۹۷۰ به بعد مقالات گوناگونی برای مدلسازی و شبیه سازی این نوع مبدل انتشار یافته است . ولی با توجه تازگی و پیچیدگی موضوع کمبود هایی در این زمینه احساس می شود . برای بررسی این نوع مبدل رفتار آن را می توان در حالت پایدار و در حالت گز را بررسی کرد . روشهای گوناگونی برای شبیه سازی این رفتار ارائه می شود که هر یک بر اساس تئوریهای متفاوت و روشهای مختلف حل معادلات و تکنیکهای عددی یا بعضا تحلیلی می باشد .
پارامتر در مدلسازی درجه حرارت است و عوامل مؤثر دیگر به صورت ضرایب ثابت و یا متغیر در مدلها و دخالت داده می شوند . البته مدلهایی نیز برای در نظر گرفتن پارامترهای جریان و فشار ارائه نشده اند که بررسیهاتا سال ۱۹۹۵ میلادی حاکی از عدم پاسخگویی مطلوب یا قابل توجه آنها می باشد .
فهرست مطالب
فصل اول
مقدمه
دسته بندی مبدلهای حرارتی
مبدل لوله ای
مبدل صفحه ای
مبدل لوله و پوسته (Sheu x tube)
کولر هوایی ( xhr – cooled )
مبدل حرارتی دو لوله ای Double pipe ) )
مبدل لوله گرمایی (Heat pipe )
مبدل حرارتی صفحه ای
مبدلهای حرارتی حلزونی (Spiral plate heat exchanger)
مبدل های فین دار ( plate -ifn heat cxchangir )
جدول (۱-۱) مشخصات انواع پردههای معمولی درمبدلهای حرارتی صفحه ای
مبدل های حرارتی کویل – صفحه (Plate – coil heat exchanger)
مبدل های حرارتی لاملا homeua heat exchanger ))
مبدل حرارتی صفحه ای صاف
معیا انتخاب مبدل صفحه ای
هزینه سرمایه گذاری و عملیات
سهولت تعمیر و نگهداری در فضای کمتر
یکنواخت بودن اختلافات درجه حرارت
ضریب انتقال حرارت بالا
قابلیت انعطاف پذیری
استفاده بیش از دو سیال در مبدل
اتلاف حرارتی ناچیز
مقاومت در برابر شوک حرارتی
عدم وجود ناحیه راکد و مرده در بین صفحات
وزن و حجم کم
سهولت تمیز کردن
معایب
مشخصات و ساختمان مبدل حرارتی صفحه ای
صفحات فلزی
انواع هوجدهی و چین خوردگی صفحات
واشر
ماکزیم دمای عملیاتی و کاربرد آنها در جدول (۱-۴) آورده شده است .
منفذها (Ports)
قاب (Frame)
پیچهخای مبدل (Tie balt)
صفحات متصل کننده (Connector plate)
انواع جریان سیال درون مبدل
گذرها
آرایش (۱/۱) (۱/۱ arrangement)
آرایش (۲/۲) (۲/۲ arrangement)
آرایش (۱/۲) (۲/۱ arranyement)
کاربرد مبدلهای صفحه ای
فصل دوم
هرجرهی نوع چورون
زاویه چورون
طول مؤثر صفحه
فاصله متوسط بین صفحات
مساحت کانال جریان
قطر معادل کانال جریان
ضریب انتقال حرارت جابجایی
افت فشار کانال
افت فشار ورودی و خروجیها
اختلاف دمای مؤثر
ضریب انتقال حرارت کلی
مقاومت دیواره صفحات
سطح انتقال حرارت
جرم گرفتگی
روش تقریبی طراحی مبدلهای حرارتی صفحه ای
روش اول
روش دوم
تعداد کانالها در هر گذر برای هر سیال
کل