مقاله مبدل حرارتی رشته مکانیک

مبدل حرارتی در اصل مشابه نوع I، با کانالهای یک در میان جوشکاری شده است. با این تفاوت که در پوش بالایی آن بطور مخصوص طراحی شده است. این نوع مبدل اساساً‌ برای چگالش بخارها با مادون سرد کردن چگالیده با وجود گازهای غیر قابل چگالش مطلوب است. بنابراین در پوش بالایی دارای یک مخروط مخصوص توزیع کننده جریان است که در آن بخار از بالا به درهای حلزونی که دارای دهانه باز است توزیع می شود. بطوریکه در تمامی امتداد این دهانه سرعت بخار یکسان باشد. برای مادون سرد کردن دهانه دو تا سه دور کانال بخار در قسمت محیطی و خارجی معمولاً بسته شده است وبدین ترتیب مسیر جریان حلزونی بصورت مخالف جهت با سیال خنک کننده، حاصل می گردد. مخلوط بخار – گاز و چگالیده از یکدیگر جدا می شوند ،‌سپس چگالیده از طریق اتصال به جعبه محیطی رو به پایین وگاز روبه بالا جریان می یابد.

فاکتور لایه جرمی در عمل:

معمولاًٌ مرسوم است که خریدار مقاومت حرارتی لایه جرمی لازم را که در طراحی ترموهیدرولیکی مبادلهای حرارتی لازم است مشخص نماید. مطالبی که در این فصل آمده است هیچ کمکی برای انتخاب مقاومت حرارتی لایه جرمی که می باید در صفحه مشخصه (specification Sheet) مبادل حرارتی یادداشت شود انجام نمی دهد اما این تئوری ها و مکانیزمهای ذکر شده به شخص می گویند که تا چه اندازه نامعینی در انتخاب آنها وجود دارد. بسیاری از مشتریان اطلاعات لازم برای فاکتور ناپاکی را بر اساس تجربه گذشته خود با وسایل مشابه و در شرایط مشابه جمع آوری می نمایند شاید اینها مطمئن ترین اطلاعات برای آنها هستند اما کاربرد این فاکتورها برای مبادلهای بزرگتر و در شرایط مختلف سوال انگیز است.بعضی از انجمن ها و سازمانهای تحقیقاتی در این زمینه تحقیقاتی با برد وسیع تر و برای شرایط مختلف انجام داده اند که پیشنهادات آنها برای طراحی اغلب قابل استفاده برای شرایط جدید می باشد. کاملترین اطلاعات موجود در این زمینه مربوط به TEMA[2] است. این در واقع تجربه بدست آمده ۲۸سازنده مختلف مبادلهای حرارتی پوسته و لوله می باشد که مسئولین و ناشرین استاندارد  TEMA هستند. اگر چه اطلاعات داده شده در TEMA برای بعضی کاربردها سوال انگیز می باشند معهذا لک در مقابل نبودن اطلاعات دقیق تر غنیمت هستند. طراحان و مشتریان مبادلهای حرارتی می باید به این حقیقت واقف باشند که مقدار فاکتور لایه جرمی حدودا‌ً ۵۰٪ خطا دارد.

مبدل حرارتی
مبدل حرارتی

تأثیر نوع مبادل حرارتی، طرز کار، تعمیرات:

سرعت کثیف شدن مبادل و همچنین سهولت در تمیز نمودن آن از جمله فاکتورهای مهمی هستند که بر انتخاب نوع مبادل حرارتی برای سرویس مورد نظر تأثیر می گذارند. سازندگان مبادلهای حرارتی ادعا می کنند که مبادلهای صفحه ای ( صفحه و قاب – حلزونی ) از مبادلهای حرارتی پوسته و لوله دیرتر کثیف می شوند. مشتریان این وسایل نیز این ادعاها را تأیید می کنند. اگر چه هیچگونه اطلاعات کنترل شده ای که این ادعا را ثابت نماید وجود ندارد اما انتظار می رود که در مبادلهای صفحه ای بعلت خصوصیات جریانی، بالا بودن سرعت ها و مقدار توربولانس جریانها، ‌مقاومت حرارتی لایه جرمی کوچک باشد. مضافاً تمیز کردن مبادلهای حرارتی صفحه و قاب راحت تر انجام می گیرد مبادلهای حرارتی پوسته و لوله در اشکال و اندازه های مختلف ساخته می شوند. خصوصیات کثیف کنندگی و خورندگی سیال های مبادل در انتخاب مواد و نوع مبادل حرارتی تأثیر بسزایی دارند البته آسانتر تمیز شدن مبادل نیز یک فاکتور مهم می باشد. جریان در داخل لوله ها و پوسته می باید جداگانه مورد بررسی قرار گیرند.آنچه که مرسوم است این است که در صنایع نفت و پالایشگاهها سیال پروسس در پوسته و آب خنک کننده در داخل لوله قرار می گیرند در صنایع شیمیایی وضعیت معکوس است سیال پروسس در لوله و آب خنک کننده در پوسته قرار داده می شوند. معمولاً‌ اتفاق می افتد که یک پالایشگاه و کارخانه شیمیایی در کنار هم در مجاورت یک رودخانه باشند در یکی از آنها آب داخل لوله و در دیگری آب از داخل پوسته عبور داده می شود.

تأثیر درجه حرارت:

سرعت رشد مقاومت حرارتی لایه جرمی و مقدار نهایی آن با افزایش درجه حرارت زیاد می شود منظور از درجه حرارت در اینجا می تواند درجه حرارت سطح جسم و یا درجه حرارت متوسط حجمی سیال باشد. شدت واکنش شیمیایی و تبلور معکوس که شامل تأثیرات کاتالیزوری نیز می شود قویاً به درجه حرارت بستگی دارند  لذا سرعت جرم گرفتگی نیز افزایش می یابد. میزان کنده شدن رسوبات لایه جرمی از سطح انتقال حرارت به سرعت سیال بستگی بیشتری دارد تا درجه حرارت سیال، ‌بنابراین افزایش سرعت رسوب کردن لایه جرمی بدون افزایش در سرعت کندن آن منجر به ازدیاد مقدار نهایی رسوب می شود.

تأثیرات ساختمان و مواد تشکیل دهنده سطح:

هنگامی که رسوب لایه جرمی همه سطح را در بر گیرد مواد و فرم پرداخت سطح جسم دیگر مهم نیست. در حقیقت تأثیرات اساسی در مرحله القایی ( زمان – تأخیر ) انجام می گیرد. مواد مختلف دارای رفتار کاتالیزوری مختلفی در مقابل سیالات مختلف هستند و ممکن است واکنش های مربوط به پروسس جرم گرفتن اولیه را تسریع و یا تضعیف نمایند. سطوح صیقلی شده در مقابله با رشد و تشکیل رسوبات لایه جرمی مقاوم هستند اما آنها خیلی سریع مبتلا به امراض مختلف خوردگی می شوند که این خود موجب خشن شدن و ناهمواری سطح می گردد مضافاً با این کار هسته های لازم برای تبلور کریستال افزایش می یابند. مبادلهای حرارتی که بطور ناصحیح تمیز می شوند و مقداری از رسوبات بعد از تمیز کردن بر روی سطوح آن باقی می ماند خیلی سریعتر کثیف می شوند تا آنهایی که خوب تمیز شده و به شرایطی شبیه مبادل نو درآمده اند.

تعییرات زمانی فاکتور لایه جرمی:

از اینکه مقدار ثابتی برا ی فاکتور ناپاکی در دو طرف سطح انتقال حرارت فرض می شود این استنباط را به شخص می دهد که مبادل بعد از قرار گرفتن در سرویس بطور ناگهانی و یکدفعه کثیف شده و به وضعیتی می رسد که دیگر قادر به انجام وظیفه خود یعنی انتقال حرارت نمی باشد البته در عمل این اتفاق نمی افتد بلکه به تدریج در هنگام کار عملکرد مبادل حرارتی تضعیف می شود و گاهی مواقع ماهها و شاید سالها  لازم باشد قبل از اینکه مبادل حرارتی به وضعیتی برسد که دیگر نتواند وظیفه حرارتی خود را به خوبی انجام دهد و می باید تمیز گردد

در کولرهای آبی پوسته و لوله هنگامی که مبادل تمیز است مقاومت حرارتی لایه جرمی آن صفر می باشد لذا راندمان حرارتی آن در شروع کار بیش از حد مورد نیاز می باشد و در نتیجه جریان سیال اصلی خیلی بیش از حد لازم خنک می گردد. به منظور تصحیح این سرد شدن بیش از اندازه جریان آب سرد می باید کاهش یابد که نتیجتاً سرعت آب پایین آمده و درجه حرارت خروجی موجب افزایش سرعت کثیف شدنت مبادل در طرف آب می گردد بنابراین با در نظر گرفتن مقدار اضافی برای فاکتور ناپاکی و یا به عبارت دیگر سطح انتقال حرارت بزرگتر به خیال اینکه مبادل بهتر و مطئمن تری انتخاب شده است موجب افزایش پریود زمانی لازم جهت تمیز کردن مبالد نمی گردد بلکه نتیجه این نوع محافظه کاری در طراحی اغلب مواقع معکوس است. سطح انتقال حرارت اضافی موجب کاهش سرعت جریان سیال و افزایش درجه حرارت خروجی آن می گردد به طوری که عملکرد حرارتی مبادل با سرعت بیشتری رو به زوال خواهد رفت.

دیگر عناوینی از مقاله مبدل حرارتی رشته مکانیک:

  • دسته بندی مبدل های گرمایی
  • تأثیر سرعت سیال
  • تأثیر پروسس انتقال حرارت
  • تأثیرات خوردگی در مبدل حرارتی
  • رشد مواد آلی
  • مبدل های گرمایی صفحه ای
  • انواع دسته لوله ها در مبدل های حرارتی:مبدل های گرمایی پوسته ای – لوله ای,حلزونی و…
  • کثیف شدن مبادلهای حرارتی
  • ته نشینی و بررسی تبلور نمک
  • مکانیزم جرم گرفتگی
مطلب بالا چکیده‌ای از تحقیق و پژوهش اصلی میباشد جهت تهیه نسخه کامل آن از باکس زیر اقدام به خرید و دانلود نمایید
لینک خرید پژوهش مقاله مبدل حرارتی رشته مکانیک:
تحویل فوری و خودکار فایل با لینک مستقیم بعد از پرداخت
تعداد صفحه: 48
قالب: فایل word

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *