دانش رسان |
مرکز علم و دانش کشور پروژه مبدل حرارتی
در حال بارگذاری
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
پروژه مبدل حرارتی دارای ۱۰۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد پروژه مبدل حرارتی کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است
بخشی از فهرست مطالب پروژه مبدل حرارتی
مقدمه
انواع مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان
انواع مبدل های حرارتی بر اساس نوع ساختمان و نحوه عملکرد;
بررسی انواع مبدلهای پوسته و لوله;
مبدل هایی که در آنها از آب استفاده می شوند
.۲۷ (LMTD &NTU method) روشهای طراحی مبدل های حرارتی
روش اختلاف درجه حرارت متوسط لگاریتمی;
ضریب تاثیرو روش NTU- ;
انواع مبدل پوسته و تیوب از نظر وظایف و کاربرد;;
گردش مایع در مبدل های حرارتی ;
طرحهای مختلف گشت در پوسته و تیوب;
چه مواردی را از داخل تیوبها عبور می دهند;;
چه مواردی را از داخل پوسته عبور می دهند ;
انواع مبدلها بر اساس تقسیم بندی TEMA;
صفحات هادی baffle plates;;
انواع صفحات هادی type of baffle
جنس تیوبها;
ضخامت و گیج تیوبها ;
قطر تیوبها;
فرق کلی لوله و تیوب;
صفحه تیوب
آند های فدا شونده
وظیفه سریشن چیست (serration);;
بیرون آوردن دسته تیوب از پوسته tube bundle removal
بیرون آوردن دسته تیوب از طریق کشیدن pulling
بیرون آوردن دسته تیوب از طریق فشاردادن pushing
حمل و جابجایی دسته تیوب handling tube bundles
تمیز کردن مبدلهای حرارتیcleaning of heat exchanger
تمیز کردن دسته تیوبهایی که بوسیله آب خنک می شوند
بازرسی و تعمیرات مبدلها
تعویض کلی تیوبretube
لائی هاcaskets
قرار دادن دسته تیوب در پوسته ;;
مسائل و مشکلاتی که مبدل های پوسته و لوله با آن مواجه می شوند
نمونه ای از طراحی یک مبدل حرارتی از نوع shell&tube;
ضمیمه (الف)جداول و نمودارها
ضمیمه (ب)
منابع و ماخذ……
بخشی از منابع و مراجع پروژه مبدل حرارتی
۱-انتقال حرارت هولمن
heat exchanger ,kern –
۱-M.R.Jafari Nasr, G.T. Polley, “An Algorithm for Cost Comparison of Optimized Shell-and-Tube Heat Exchangers with Tube Inserts and Plain Tubes,” Chem.Eng.Technol
۲-G.T.Polley, M.R.Jafari Nasr and A.Terranova, “Determination and Applications of the Benefits of Heat Transfer Enhancement,”
۳-M.R. Jafari Nasr, A.T.Zoghi,“Performance Improvement of Tehran Refinery Pre-heater Exchangers Using Heat Transfer Enhancement
۴-M.R.Jafari Nasr, G.T. Polley and A.T. Zoghi , “Performance Evaluation of Heat Transfer Enhancement (H.T.E. Technology),” ۱۴th International Chemical and Process Engineering Congress, CHISA, Parha, Czech Republic,
مقدمه
تجهیزات مورد استفاده در انتقال حرارت با توجه به عملی که در فرایند انجام می دهند تعریف می گردند.مبدلهای حرارتی حرارت را بین دو جریان از فرایند بازیابی می کنند.بخار آب و آب سرد به عنوان سرویسهای جنبی مورد استفاده قرار می گیرند ولی آنها را نظیر جریانهای قابل بازیابی در فرایند مورد بررسی قرار نمی دهند
گرمکن برای گرم کردن سیالات در فرایند به کار برده می شود و غالبا از بخار آب به عنوان سیال گرم کننده استفاده به عمل می اید.با این حال در پالایشگاههای نفت از روغن داغ جاری در سیکل حرارتی جهت گرمایش استفاده می کنند و برای سرد کردن سیالات از سرد کن استفاده می شود و آب سرد به عنوان ماده واسط سرما یش عمل عمل می کند چگالنده نیز نوعی سرد کن است ولی هدف از به کار گیری آن گرفتن حرارت محسوس سیا ل می باشد منظور از به کار بردن ریبویلر تامین حرارت لازم در فرایند تقطیر به عنوان حرارت نهان است.تغلیظ کننده تبخیری وسیله ایست که برای غلیظ کردن محلول ها با تبخیر آب آنها مورد استفاده قرار می گیرد و اگر سیال دیگری نیز همراه با آب تبخیر شود اصطلاح تبخیر کننده به کار برده می شود
مبدل های حرارتی(Heat Exchangers)
مبدل های حرارتی بر اساس
۱_ پیوستگی یا تناوب جریان
۲_ فرآیندانتقال
۳_ فشردگی یا تناوب جریان
۴ _ نحوه ساختمان و مشخصات هندسی آن
۵ _ درجه حرارت کارکرد
۶_ سازوکار انتقال حرارت
۷_ تعداد سیال
۸_ آرایش جریان
دسته بندی می شوند
انواع مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان
۱-مبدلهای حرارتی جریان موازی
فرض کنید دو سیال متفاوت یکی در داخل و دیگری در خارج لوله و در یک جهت در طول لوله جریان دارد و سیال داخلی گرمتر از سیال خارجی است .بنابراین گرما از سیال داخلی به سیال خارجی منتقل می شود .درنتیجه دمای سیال گرمتر کاهش و دمای سیال سردتر افزایش می یابد .با توجه به شکل زیر سیال داخلی (گرمتر )در نقطه A بیشترین و در نقطه C کمترین دما را دارد.همچنین سیال خارجی( سردتر ) در نقطه A کمترین و در نقطه C بیشترین دما را دارد
همانطور که شکل نشان می دهد در نقطه A بیشترین اختلاف دما و در نتیجه بیشترین نرخ انتقال حرارت داریم ولی در نقطه C اختلاف دما نداریم و در نتیجه انتقال حرارت نیز وجود ندارد
در جریان موازی دمای خروجی سیال گرمتر نمی تواند از دمای خروجی سیال سردتر کمتر باشد
۲-مبدل های حرارتی جریان مخالف
در این نوع از مبدلها دو سیال در خلاف جهت یککدیگر حرکت می کنند
فرض کنید دو سیال با جریان مخالف یکی در داخل و دیگری در خارج لوله جریان دارند و سیال داخلی گرمتر است.دمای سیال داخلی گرمتر در نقطه A بیشترین و در نقطه C کمترین مقدار را دارد.به عبارت دیگر دمای سیال داخلی از نقطه Aبه نقطه C کاهش می یابد.همچنین دمای سیال خارجی سردتر در نقطه Cکمترین ودر نقطه Aبیشترین مقدار را دارد
دو جریان مخالف اختلاف دمای دو سیال در طول لوله تقریبا”ثابت است ولی در جریان موازی اختلاف دما در ورودی بیشترین و در خروجی کمترین مقدار را دارد.در جریان مخالف نرخ تبادل حرارت در طول لوله تغییرات اندکی دارد.ودر جریان مخالف دمای نهایی سیال گرمتر کمتر از دمای نهایی سیال سردتر است
انواع مبدل های حرارتی بر اساس نوع ساختمان و نحوه عملکرد :
۱-مبدل های حرارتی لوله ایtube” heat exchanger-”
این نوع از مبدل ها که در صنعت کاربرد بیشتری دارند خود به چند دسته ی مختلف تقسیم بندی می شوند
۱_ تک لوله ای
۲_ دولوله ای
۳_ لوله مار پیچ
۴_ چند لوله ای
۵_ لوله پوسته
مبدل حرارتی دو لوله ای Double tube” heat exchanger-”
ساده ترین نوع مبدلی که در صنعت ساخته می شود مبدل حرارتی دو لوله ای است که به آن مبدل سنجاق سری نیز گفته می شود . که از دو لوله ی هم محور و به شکل U تشکیل شده است . در این نوع مبدل یکی از سیال ها از درون لوله و سیال دیگر از مجاری بین دو لوله عبور می کند و به این ترتیب عمل انتقال حرارت صورت می پذیرد
از مزایای این نوع مبدل ها می توان به ساخت آسان و هزینه نسبتا کم ، محاسبات و طراحی آسان ، کنترل ساده جریان های سیال در دو مسیر ، نگهداری و تمیز کردن آسان و کاربرد در فشارهای زیاد اشاره کرد
در صنعت معمولا برای سیالاتی که رسوب زا هستند از این نوع مبدل ها استفاده می شود
قسمتهای اصلی این مبدل عبارتند از از دو لوله ( (pipe هم محور ,دو اتصال سه راهی , کلاهک برگشت, و خم برگشت
لوله ( (pipe داخلی با استفاده ازاتصال بوشی درون لوله ( (pipe بیرونی نگه داشته می شود و سیال از طریق اتصال رزوه ای که خارج از مبدل نصب شده وارد لوله ( (pipe داخلی می گردد.اتصالات سه راهی دارای نازلها یا اتصالات پیچ شده ای هستند که امکان ورود و خروج سیال از فضای بین دو لوله را فراهم می سازند این سیال از طریق کلاهک برگشت دهنده از یک ساق به ساق دیگر جریان می یابد دو ساق لوله ( (pipe داخلی به کمک خم برگشت به هم متصل شده اند که معمولا درون لوله ( (pipe دوم قرار نگرفته و سطح تبادل حرارت موثری ایجاد نمی کند .اگر مبدل دو لوله ای ( (pipe به شکلی باشد که در شکل فوق مشاهده می شود ,واحد تبادل حرارت را دو شاخه ای می نامند مبدلهای دو لوله ای بسیار مفید هستند زیرا می توان آنها را در هر مسیری که لازم باشد با بهره گیری از اتصالات استاندارد نصب کرد و سطح تبادل حرارت مورد نیاز را با هزینه کم تا مین کرد اندازه های استاندارد اتصالات سه راهی های برگشت پذیر به این صورت است
اتصالات مبدل دو لوله ای
مبدلهای دو لو له ای را معمولا با طول ۱۵- ۱۲ یاft ۲۰ مورد استفاده قرار می دهند طول موثر طولی از هر ساق است که در آن تبادل حرارت صورت می گیرد و جدای از بخشهایی از لوله داخلی ( (pipe است که جهت تبادل حرارت بکار برده نمی شود در صورت استفاده از مبدل دو شاخه ای با طولی بیش از ۲۰ تا ۴۰ ft طول موثر و یا بیش از این مقدار , لوله ( (pipe داخلی متمایل به خم شدن و تماس با لوله ( (pipe خارجی خواهد داشت .نتیجه این خمش , اغتشاش در توزیع جریان در فضای بین دو لوله است .نقص اصلی استفاده از مبدلهای دو لوله ای ,کم بو دن سطح تبادل حرارت در یک مبدل دو شاخه ای منفرد است.اگر از این نوع مبدل در تجهیزات تقطیر در فرایندهای صنعتی استفاده به عمل آید,تعداد بسیار زیادی از آنها مورد نیاز می باشد
در نتیجه فضای بیشتری لازم است و هر مبدل دو لوله ای کمتر از ۱۴ نقطه که در آنها امکان نشت وجود دارد را نخواهد داشت . زمان و هزینه مورد نیاز برای باز کردن و تمیز کردن دوره ای در مقایسه با سایر انواع دیگرمبدلها , عاملی محدود کننده است با این حال مبدل های دو لوله ای در مواردی که سطح تبادل حرارت لازم حدود ۱۰۰الی ۲ft ۲۰۰ یا کمتر باشد ,کاربردهای فراوانی دارند
مبدل های حرارتی لوله مارپیچ (“hellflow splral” heat exchanger)
این نوع ازمبدل های حرارتی از یک یا چند حلقه لوله مارپیچ تشکیل شده اند که ابتدا وانتهای این لوله مارپیچ به لوله اصلی ورودی و خروجی متصل می شود و محفظه ای اطراف آن را می پوشاند . معمولا جنس لوله های مارپیچ از فولاد کربن دار یا مس و آلیاژ های آن یا فولاد زنگ نزن و آلیاژهای نیکل می باشد
معمولا ابعاد این دسته از مبدل ها در مقایسه با سایر مبدل های لوله ای کمتر است زیرا انتقال حرارت در مسیر های منحنی و پیچ دار بیشتر از مسیر مستقیم است
از معایب و مزایای این نوع از مبدل ها می توان به موارد زیر اشاره کرد
معایب
۱_ به دلیل کوچک بودن لوله مار پیچ تعمیر و جوشکاری آنها مشکل و زمان بر است
۲_ بدلیل مارپیچ بودن لوله ها تمیز کردن انها عملا مشکل است
مزایا
۱_ راندمان بالا
۲_ مونتاژ آسان
۳_ مقاومت مکانیکی در مقابل انبساط و انقباض
۴_ مناسب برای دبی های کم و بارهای حرارتی پایین
مبدل های حرارتی لوله _ پوسته (“shell & tube” heat exchanger)
تامین بسیاری از خدمات صنعتی نیازمند به کار گیری تعداد زیادی مبدل دو لوله ای از نوع دو شاخه است این مبدلها سطح قابل توجهی را اشغال کرده ودر نقاط بسیاری امکان نشت سیال وجود دارد .هنگامی که سطح تبادل حرارت زیادی مورد نیاز باشد با استفاده از مبدلهای پوسته – لوله ای می توان سطح لازم را بدست آورد. در مبدلهای پوسته لوله ای درون صفحه نگهدارنده لوله قرار گرفته و به دلیل پهن شدگی لوله در سوراخهای صفحه نگهدارنده نوعی آب بندی ایجاد می گردد که تحت شرایط عملیاتی مناسب نشت صورت نمی گیرد
متداولترین و پرکاربردترین نوع مبدل های حرارتی که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد مبدل های حرارتی لوله- پوسته می باشد که برای کاربرد های مختلف و در اندازه های گوناگون طراحی و ساخته می شود .از این نوع مبدل ها به منظور تبخیر یک مایع یا کندانس کردن یک بخار و یا انتقال حرارت بین دو مایع استفاده می شود . اجزای تشکیل دهنده یک مبدل حرارتی لوله-پوسته عبارتند از :لوله ، صفحه لوله ، پوسته ، سر جلو ، سر عقب وصفحات نگهدارنده
این نوع از مبدل ها از تعداد زیادی لوله حاوی سیال که بخش خارجی آن با سیال دیگر در تماس می باشد تشکیل یافته و عمل انتقال حرارت از طریق سطح واسط که همان بدنه یا جداره لوله است امکان می پذیرد پس باید جنس لوله ها به گونه ای انتخاب گردد که علاوه بر استقامت ، رسانای خوب گرما نیز باشند.در مبدل های لوله-پوسته معمولا دو صفحه از جنس فلز در ابتدا و انتهای مبدل قرار می گیرد که به تعداد لوله های داخل مبدل بر روی این ورقه ها سوراخ ایجاد شده است و این لوله ها به صفحه لوله از طریق جوش یا به طریقه مکانیکی متصل شده اند
دو سر مبدل یعنی سر جلویی و عقبی مبدل به گونه ای طراحی و ساخته می شود که سیال از یک سر مبدل وارد شده و به سمت ورودی لوله ها هدایت شود و پس از عبور از لوله ها وارد سر عقبی شده و در آنجا جمع آوری گردد.سیالی که از میان پوسته عبور می کند باید به گونه ای هدایت شود که در طی مسیر بیشترین تماس را با سطح خارجی لوله ها برقرار نماید و فرآیند انتقال حرارت به بهترین شکل صورت پذیرد . برای دستیابی به این هدف از قطعه ای به نام بافل استفاده می شود . بافل ها به دو منظور در مبدل ها مورد استفاده قرار میگیرند. هدایت سیال و نگهداشتن لوله ها برای جلوگیری از لرزش و جابجایی . با نصب بافل ها جریان عبوری سیال در پوسته تقریبا عمود بر جریان عبوری سیال داخل لوله ها می شود که این امر موجب افزایش انتقال انرژی حرارتی و در نتیجه افزایش راندمان کار می گردد
این نوع از مبدلها در مباحث بعدی بطور مفصل شرح داده خواهد شد
plate heat exchangerمبدل های حرارتی صفحه ای
این نوع مبدل ها از ورق های نازک صاف یا موجدار و به صورت مسطح و استوانه ای ساخته می شوند و بیشتر برای حالت مایع- مایع به کار می روند . که خود به سه دسته صفحه و شاسی ، مارپیچی و صفحه کویل تقسیم بندی می شوند . در اینجا نوع صفحه شاسی بررسی مشود
plate & farme heat exchanger مبدل حرارتی صفحه و شاسی
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
