مبدلهای حرارتی

موضوع : مدلهای حرارتی

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

دسته بندي مبدلهاي حرارتي
برخي مبدلهاي حرارتي كه براي انتقال حرارت بين دو يا چند سيال به كار مي روند را متوصيم به صورت زير دسته بندي نمود .
1-2-1- مبدل لوله اي
1-2-2- مبدل صفحه اي
1-2-1-1- مبدل لوله و پوسته    (Sheu   x  tube)
مبدل لوله و پوسته از متداولترين انواع تجهيزات انتقال حرارت است كه در صنعت به كار مي رود . اگر چه اين مبدل لزوما كم حجم نيست ولي توانايي بالاوشكل ساختمان 
 آن باعث گرديده كه براي اغلب كاربردها مناسب باشد . ماكزيمم شرايط شرايط عمليات كه براي اين مبدل توصيه شده است از 200 تا700  درجه سانتيگراد و تا فشار 350 بار است . سطح انتقال حرارت مبدل از 5 تا 1000 تر متر مربع است . با توجه نياز مختلف ، شكلهاي گوناگون از اين مبدلها طراحي نشده است .
1-2-1-2- كولر هوايي (    xhr - cooled  )
كولهاي هوايي هستند كه داراي تجهيزات انتقال حرارت لوله اي بوده كه در معرض هوا قرار مي گيرد . هواي عبوري از روي لوله هابه عنوان محيط سرد كننده براي سيال داخل لوله عمل مي كند . عبور هوا از روي لوله هامي تواند به صورت طبيعي انجام گيرد ولي به صورت انجام گيرد ولي اما براي افزايش ضريب انتقال حرارت از سيستم اجباري توسط فن استفاده مي شود . اين سيستمها داراي ماكزيمم شرايط عمليات 200 درجه سانتيگرال و 350 با مي باشند . سطح انتقال حرارت ايجاد شوده توسط يك واحد از 5 تا   متر مربع تغيير مي كند .
1-2-1-3- مبدل حرارتي دو لوله اي    Double  pipe ) )                         
  اساس ساختمان مبدل حرارتي دو ولوله يك لوله صاف و هموار يافين دار در طول آن است كه داخل لوله با قطر بيشتر قرار مي گيرد . در بعضي از انواع اين مودل ممكن است يك دسته لوله داخل لوله بزگتر قرار مي گيرد .
اين مبدل به ويژه براي ظرفيت هاي كم عمليات متقابل و فشار بالا مناسب است . محدوديت اي عملياتي آن از 200 تا 700  درجه سانتيگراد و تا فشار 350 بار است . محدوها سطح انتقال حرارت آن نيز از 25/0 تا 200 متر مربع مي باشد .
1-2-1-4-  مبدل لوله گرمايي   (Heat    pipe )
مبدل لوله گرمايي از يك محفظه بسته ، سيال عامل در اكثر موارد و جسم مشبك كه بايد ، سطح داخلي محفظه ، نمودار پيوسته و محكمي را بسازد ، تشكيل مي شود . به علت استحكام و سهولت ساخت ، محفظه از يك لوله مروربا سطح مقطع ثابت ساخته مي شود . اين مبدلها به ويژه براي كابردهايي كاربردهايي كه شامل مهم بزرگي از گاز در فشار پاين و احتمالا در دماي بالا است مناسب مي باشد . محدوده دمايي 100 تا 400 درجه سانتي گراد و فشار40 بار براي اين مبدلهاي مناسب است . سطح اين مبدلها از 100 تا 1000 متر مربع شعر است .
 1-2-2- مبدل حرارتي صفحه اي
 1-2-2- 1  مبدلهاي حرارتي حلزوني (Spiral   plate  heat exchanger)
مبدلهاي حرارتي حلزوني در سال 1930 توسط Rosenbland patenter    جهت بازيابي انرژي حرارتي باقيمانده در فاضلاب صنايع تخمير و كاغذ سازي اختراع شد . بعد از جنگ جهاني دوم كاربرد اين انواع مبدلهاي حرارتي به تدريج در صنايع ديگر نيز گسترش يافت و در حال حاضر در اندازه هاي مختلف توسط شركتهاي بزرگي چون :    amercan  heat reclaing alfa –laval  co  aprco   ساخته و فروخته مي شوند و به عنوان يك جايگوزين عمومي براي مبدلهاي حرارتي پيوسته و لوله در فشارهاي پايين و متوسط مطرح هستند . اين مبدلها به ويژه براي عمليات روي مايعات و سكوز ، كثيف و مايعات حاوي سوسپانسيون جامد مناسب هستند . در ضمن محدود ، به سيالات تك فازي نبوده و مي تواند آن را براي گندانس و تبخير مايعات نيز به كار برد . محدوده كار اين مبدلها تا دماي 400 درجه سانتيگراد و فشار 20 بار مي باشد .
 فهرست مطالب
فصل اول    1
مقدمه    2
دسته بندي مبدلهاي حرارتي    5
1-2-2- مبدل صفحه اي    5
1-2-1-1- مبدل لوله و پوسته    (Sheu   x  tube)    5
1-2-1-2- كولر هوايي (    xhr - cooled  )    5
1-2-1-3- مبدل حرارتي دو لوله اي    Double  pipe ) )    6
1-2-1-4-  مبدل لوله گرمايي   (Heat    pipe )    6
1-2-2- مبدل حرارتي صفحه اي    6
1-2-2- 1  مبدلهاي حرارتي حلزوني (Spiral   plate  heat exchanger)    6
1-2-2-2-  مبدل هاي فين دار  ( ‍plate  -ifn  heat cxchangir )    9
1-2-2-3- مبدل هاي حرارتي كويل – صفحه (Plate – coil heat exchanger)    13
1-2-2-4 مبدل هاي حرارتي لاملا homeua heat  exchanger ))    14
1-2-2-5 مبدل حرارتي صفحه اي صاف       14
1-3 معيا انتخاب مبدل صفحه اي    15
1-3-1 هزينه سرمايه گذاري و عمليات    15
1-3-2 سهولت تعمير و نگهداري در فضاي كمتر    16
1-3-3 يكنواخت بودن اختلافات درجه حرارت    17
1-3-4 ضريب انتقال حرارت بالا    17
1-3-5 قابليت انعطاف پذيري    17
1-3-6 استفاده بيش از دو سيال در مبدل    17
1-3-7 اتلاف حرارتي ناچيز    18
1-3-8 مقاومت در برابر شوك حرارتي    18
1-3-9 عدم وجود ناحيه راكد و مرده در بين صفحات    18
1-3-10 وزن و حجم كم    18
1-3-11 سهولت تميز كردن    19
معايب    19
مبدل حرارتي صفحه اي    20
مبدل حرارتي پوسته و لوله    20
1-4 مشخصات و ساختمان مبدل حرارتي صفحه اي    21
1-4-1 صفحات فلزي    21
1-4-2 واشر    25
1-4-3 منفذها  (Ports)    27
1-4-4 قاب   (Frame)    29
1-4-5 پيچهخاي مبدل (Tie balt)    30
1-4-6 صفحات متصل كننده (Connector plate)    31
1-5 انواع جريان سيال درون مبدل    32
1-5-1 آرايش (1/1)     (1/1 arrangement)    33
1-5-2 آرايش (2/2)     (2/2 arrangement)    33
1-5-3 آرايش (1/2)     (2/1 arranyement)    33
1-6 كاربرد مبدلهاي صفحه اي    34
فصل دوم    36
2-1 هرجرهي نوع چورون    37
2-1-1 زاويه چورون    37
2-2 طول مؤثر صفحه    37
طول افزايش يافته    37
طول طراحي شده    37
2-3 فاصله متوسط بين صفحات    38
مساحت جريان را با   نمايش مي دهيم و مقدار آن با رابطه زير نشان داده مي شود .    38
2-5 قطر معادل كانال جريان    38
(مساحت مكانال جريان)4    38
محيط خيس شده    38
2-6 ضريب انتقال حرارت جابجايي    39
2-7 افت فشار كانال    42
2-8 افت فشار ورودي و خروجيها    43
2-10 ضريب انتقال حرارت كلي    44
2-11 سطح انتقال حرارت    45
2-12 جرم گرفتگي    45
2-13 روش تقريبي طراحي مبدلهاي حرارتي صفحه اي    47
2-13-1 روش اول    47
2-13-2 روش دوم    49
دبي جرمي كل                           .    50