بررسی فرآیندهای حالت ناپایدار و انبوه

 

بخشی از فهرست پروژه بررسی فرآیندهای حالت ناپایدار و انبوه

 

فصل اول

فرآیندهای حالت ناپایدار و انبوه

مقدمه

مایعات سرد کننده و گرم کننده

دمای مایع انبوه

مقدمه

حجم های تکان داده شده خنک ساز و گرم کن

حجم های تکان داده شده خنک ساز یا گرم کننده جریان متقابل

کویل در تانک یا محفظه پوشانده شده، واسطه خنک سازی ایزوترمال

کویل در تانک یا محفظه پوشانده شده، واسط گرم ساز غیر ازوترمال

کویل در تانک، واسط خنک ساز غیر ایزوترمال

مبدل حرارت خارجی، واسط گرم کننده ایزوترمال

مبدل خارجی مایع تدریجاً اضافه شده به تانک، واسط خنک کننده ایزوترمال

مبدل خارجی ۲-۱، گرم کردن

مبدل خارجی ۲-۱، مایع تدریجاً اضافه شده به تانک، خنک سازی

حجم های متلاطم خنک کردن و گرم کردن، جریان موازی- جریان متقاطع

خنک کردن و گرم کردن بدون تلاطم (تکان دادن)

مبدل جریان متقابل خارجی، واسط گرم کننده ایزوترمال

مبدل جریان مقابل خارجی، واسط خنک کننده ایزوترمال

مبدل جریان متقابل خارجی، واسط گرم کننده غیر ایزوترمال

مبدل جریان مقابل خارجی، واسط خنک کننده غیر ایزوترمال

مبدل ۲-۱ خارجی، خنک سازی و گرم کردن

مبدل خارجی ۴/۲ گرم کردن و سرد کردن

تقطیر کلان

دوباره گرم ساز و چگالنده

جامدات خنک کننده و گرم کننده

دمای میانی ثابت

مقدمه

مباحث ذیل مورد بحث هستند

تغییر ناگهانی دمای سطح (ضریب بی نهایت)

تغییرات به دلیل داشتن مقاومت تماسی

دیوار با ضخامت نامتناهی، گرم شده روی یک طرف

دیوار با ضخامت متناهی از یک طرف گرم شده

دیوار با ضخامت متناهی، گرم شده از هر دو طرف

دیوار با ضخامت متناهی که به وسیله یک سیال با مقاومت تماسی گرم شده است

شکلهای متناهی و نیمه متناهی گرم شده بوسیله سیال با مقاومت تماسی

روش نیومن برای شکلهای رایج و ترکیبی

تعیین تصویر برای توزیع دما- زمان

توزیع دما- زمان با مقاومت تماسی

دماهای متغیر به صورت متناوب

تغییر متناوب دمای سطح

پس سازها (رژنراتورها)

مقدمه

تغییرات دما در پس سازها

انتقال حرارت مواد دانه ای بسترها

فصل دوم

محاسبات کوره

مقدمه

بویلرهای بخارساز

کوره های پالایش نفت

عوامل انتقال حرارت تابشی

چاه حرارتی

منبع گرما

سطوح بسته

روشهای طراحی

روش لوبو و ایرانس

روش ویلسیون، لوبودهاتل

معادله اورک- هادسن

روش ساده شده والنبرگ

کاربردها

روش ویلسون، لوبو، و هاتل

راه حل

روش والنبرگ ساده شده

معادله‌ اوروک ‎- هادسن

محاسبه کارایی به کمک معادله اوروک ‎- هادسن

راه حل

کاربردهای گوناگون

محاسبه ضریب تابشی معادل

راه حل

محاسبه یک محفظه گرم شده

راه حل

بعضی جنبه‎های کاربردی از کوره‎های پالایش

فصل ۳

کاربردهای اضافی

مقدمه

محفظه‎های عایق‎بندی شده

محفظه‎های بدون آشفتگی

محفظه‎های با آشفتگی مکانیکی

محاسبه محفظه پوسته‎دار

راه‎حل

کویل‎ها

مقدمه

ضرائب کناره‎های لوله

ضرائب بیرونی برای سیالات بدون آشفتگی مکانیکی

ضرائب بیرونی برای سیالاتی با هم‎زنی مکانیکی

ضرائب بیرونی با استفاده از لوله‎های عمودی

محاسبه کویل یک توربین

کویل با لوله غوطه‎ور در آب

مقدمه

اختلاف دما در کویل کولر غوطه‎ور در اب

ضرائب انتقال حرارت آبشخور

تعلیق‎ها و پودرها

محاسبه یک خنک‎کننده جامد با کویل غوطه‎ور

راه حل

کولرهای شیپوری

مقدمه

اختلاف دما در کولرهای شیپوری

شکل زانویی برگشت

شکل مارپیچی

ضرائب پوسته بیرونی

محاسبه مربوط به یک کولر شیپوری ‎So2

راه حل

سیال داغ، سمت لوله، ‎Q2

سمت بیرونی سیال سرد

کولرهای اتمسفریک

مقدمه

محاسبه کولرهای اتمسفریک

اختلاف دما در یک کولر اتمسفریک

محاسبه یک کولر اتمسفریک با پوسته آب

راه‎حل

ضرائب کلی

ضریب کثیفی

چگالنده تبخیری

مبدلهای سرنیزه‎ای

مقدمه

اختلاف دما در مبدل سرنیزه‎ای

محاسبه اختلاف دمای واقعی

ضرائب انتقال حرارت مبدلهای سرنیزه‎ای

مبدلهای پوسته رو به پایین

مواد دانه‎دانه در لوله‎ها

محاسبه خنک کردن شن یا مقاومت قابل اغماض

حل

گرمایش با مقاومت الکتریکی

مقدمه

گرم‎کننده غوطه‎وری

راه‎حل

حالت ناپایدار

تلفات

گرم‎کننده باریک برای گرمایش هوا

راه‎حل

تلفات

گرم‎کننده باریک پره‎دار

کاربردهای ضمیمه

گرمایش پلاستیک

راه‎حل

حالت ناپایدار

تلفات

حالت پایدار

فصل ۴

کنترل دما و متغیرهای مرتبط در فرآیند

مقدمه

متغیرهای فرآیند

کنترل کننده‎های خودکار و عمل‎کننده با پیلوت

تأخیرها

مکانیزم کنترل اتوماتیک

کنترل جریان

علامتهای کنترل دما و تجهیزات

خنک‎کننده‎ها

مبدلها

گرم‎کننده‎ها

چگالنده‎های کلی

چگالنده‎های جزیی

پمپ ربویلرها

اوپراتورها (تبخیرکننده‎ها) و ربویلرها با گردش آزاد

فرآیندهای ‎انبوه

تقطیر پیوسته

نتیجه

 

مقدمه:
روابط فصل های قبل فقط در حالت پایدار به کار می روند که در آن جریان گرما و دمای منبع با زمان ثابت بودند. فرآیندهای حالت ناپایدار آنهایی هستند که در آنها جریان گرما، دما و یا هر دو در یک نقطه ثابت با زمان تغییر می کنند. فرآیندهای انتقال حرارت انبوه فرآیندهای حالت ناپایدار نمونه ای هستند که در آنها تغییرات حرارت ناپیوسته ای رخ می دهند همراه با مقادیر خاصی از ماده در هنگام گرم کردن مقدار داده شده ای از مایع در یک تانک یا در هنگامی که یک کوره سرد به کار افتاده است.
همچنین مسائل رایج دیگری نیز وجود دارند که مثلاً شامل می شوند بر نرخی که حرارت از میان یک ماده به روشی رسانایی انتقال می یابد در حالی که دمای منبع گرما تغییر می کند. تغییرات متناوب روزانه حرارت خورشید بر اشیاء مختلف یا سرد کردن فولاد در یک حمام روغن نمونه راههایی از فرآیند اخیر هستند. سایر تجهیزاتی که بر اساس روی خصوصیات حالتی ناپایدار ساخته شده اند شامل کوره های دوباره به وجود آورنده(اصلاحی) که در صنعت فولاد استفاده می شوند، گرم کننده دانه ای(ریگی) و تجهیزاتی که در فرآیندهای بکار گیرنده کاتالیست دمای ثابت یا متغیر به کار می روند هستند.
در فرآیندهای کلان برای گرم کردن مایعات نیازمندیهای زمانی برای انتقال حرارت معمولاً می توانند بوسیله افزایش چرخه سیال کلان و یا واسطه انتقال حرارت و یا هر دو  اصلاح شوند.
دلایل به کار گرفتن یک فرآیند کلان به جای به کارگیری دیگ عملیات انتقال حرارت پیوسته بوسیله عوامل زیادی دیکته می شوند:
بعضی از دلایل رایج عبارتند از ۱) مایعی که مورد فرآیند قرار می گیرد به صورت پیوسته در دسترس نیست ۲) واسط گرم کردن یا سرد کردن به طور پیوسته در دسترس نیست ۳)نیازمندیهای زمان واکنش یا زمان عملکرد متوقف شدن را ضروری می سازد ۴) مسائل اقتصادی مربوط به مورد فرآیند قرار دادن متناوب یک حجم وسیع، ذخیره یک جریان کوچک پیوسته را توجیه می کند ۵)تمیز کردن و یا دوباره راه‌اندازی کردن یک بخش برای دوره کاری است و ۶)عملکرد ساده بیشتر فرآیندهای کلان سودمند و خوب است.
به منظور مطالعه کردن منظم و با قاعده رایج ترین کابردهای فرآیندهای انتقال حرارت حالت ناپایدار و کلان ترجیح داده می شود که فرآیندها را به دسته های (aمایع (سیال) گرما دهنده یا خنک کننده و  b) جامد خنک کننده یا گرم کننده تقسیم کنیم.
رایج ترین نمونه ها در ذیل آورده شده اند:
۱)مایعات سرد کننده و گرم کننده
a) مایعات کلان        b)تقطیر کلان
۲)جامدات خنک کننده یا گرم کننده
a)دمای واسط ثابت    b)دمای متغیر دوره ای  c)دوباره تولید کننده ها(ژنراتورها)
d)مواد دانه ای در بسته ها

نتیجه
اجزاء کنترل فرآیند ارائه شده در این جا از بین ساده‎ترین‎ها بودند. این‎ها گام‎هایی هستند که به وسیله آنها یک فرآیند مدرن را که فراتر از ترکیب چند اثر منفرد باشد می‎توان کنترل کرد. برای این کاربردهای پیچیده ترکیبی از تجهیزات سازندگان خاص برای تقویت و بهبود اندازه‎گیری و کاهش عقب‎افتادگی‎های زمانی ناشی از تعداد زیادی از کنترلها مورد نیاز هستند.