مبدل های حرارتی [ Heat Exchangers ]
- شروع کننده موضوع پیرجو
- تاریخ شروع
سلام دوست من ..
میشه برای ما اول یه توضیح کوچولو بدی مبدل خنک کننده روغن با سوخت چیه ... اخه من منظورتون رو اصلا نفهمیدم ... سیال خنک کننده چیه ؟ روغنه؟ و سوختی که نوشتید منظورتون چیه ؟
سلام. ممنون از توجهتون
این مبدل برای خنک کردن روغن موتور استفاده میشه. سوخت هم همون سوخت خودمونه، برای کار کردن موتور سوخته میشه. سیال گرم روغن هست و سیال سرد سوخت. تو تحقیقاتی که من داشتم توی هواپیما و کشتی و قایق استفاده میشه. کارکردشم اینجوریه که مخزن سوخت توی بدنه قرار داره، واسه همین به وسیله محیط خنک میشه. بعد فرستاده میشه برای خنک کردن روغن و با یه تیر 2 نشون میزنه. چون هم روغن رو خنک میکنه، هم خودش گرم میشه. گرم شدن خودش هم برای این مطلوبه که سوخت اولا باید یه حداقل دمایی برای سوخته شدن داشته باشه، ثانیا در موارد خاص از هیدرات شدن محتوی آب توی سوخت جلوگیری میکنه.
این خلاصش بود
بازم ممنون
مطلبتون فوق العاده عالی بود ... واقعا کار جالبیه که هم سوخت رو گرم کنیم و از یخ زدنش جلوگیری کنیم و هم روغن موتور رو خنک کنیم ...
یه سرچ کوچولو کردم مطلب زیادی اما اگر چیز خوبی پیدا کردم برای شما قرار می دم ....مرسی
مبدل های حرارتی از نظر ساختمانی به دسته های زیر تقسیم می شوند:
مبدل های حرارتی از نظر ساختمانی به دسته های زیر تقسیم می شوند:
DOUBLE PIPES:
این نوع مبدل ها ساده ترین نوع مبدل ها هستند که از دو لوله ای که یکی درون دیگری قرار گرفته تشکیل شده است.
یک سیال درون لوله کوچکتر و دیگری در لوله ای که پیرامون آن قرار گرفته حرکت می کند.به این ترتیب انتقال حرارت بین دو سیال اتفاق می افتد.
در این مبدل ها می توان جریان ها را در خلاف جهت هم به حرکت در آورد وحالت counter current که ایده آلترین نوع جریان است را به وجود آورد.
میزان انتقال حرارت در این مبد ها به میزان سایر مبدل ها کمتر است.در صورتی که rate بالاتری از مبدل مد نظر باشد باید تعداد بیشتری از این مبدل به کار رود و این مطلب از لحاظ اقتصادی عملی نیست.
اما در شرایطی که سطح انتقال حرارتی کمی مورد نظر باشد و یا مواد شدیداٌ رسوبزا باشند می توان از این نوع مبدل با آرایش های خاصی استفاده کرد.زیرا تمیز کردن و تعویض قطعات در این مبذل آسان است. DOUBLE PIPES در واحد های تولید پلی اتیلن و پلی پروپیلن برای خنک کردن پلیمر خروجی از راکتور ها به کار می رود.
SPIRAL:
مبدل SPIRAL یا حلزونی از دو صفحه فلزی تشکیل شده که به صورت مارپیچ دور هم قرار گرفته اند.
سیالات در فضای بین این صفحات حرکت می کنند و عملیات انتقال حرارت از میان این صفحات انجام می پذیرد.در مقایسه با انواع دیگر این مبدل صفحات حجم کمتری را اشغال می کنند و انحنای مسیر حرکت سیال علاوه بر افت فشار پایین ضریب انتقال حرارت حرارت بالاتری را فراهم می کند.همچنین در هر دو مسیر امکان تشکیل رسوب کمتر شده و در نتیجه دارای دوره تعمیر طولانی تری است.
برای سرویس و تمیز کردن این مبدل باید در پوش آن را برداشت و با روش های مکانیکی و یا استفاده از jet پر فشار آب آن را تمیز کرد
از این مبدل در واحد های PVC پتروشیمی بندر امام استفاده می شود.
مبدل های حرارتی از نظر ساختمانی به دسته های زیر تقسیم می شوند:
DOUBLE PIPES:
این نوع مبدل ها ساده ترین نوع مبدل ها هستند که از دو لوله ای که یکی درون دیگری قرار گرفته تشکیل شده است.
یک سیال درون لوله کوچکتر و دیگری در لوله ای که پیرامون آن قرار گرفته حرکت می کند.به این ترتیب انتقال حرارت بین دو سیال اتفاق می افتد.
در این مبدل ها می توان جریان ها را در خلاف جهت هم به حرکت در آورد وحالت counter current که ایده آلترین نوع جریان است را به وجود آورد.
میزان انتقال حرارت در این مبد ها به میزان سایر مبدل ها کمتر است.در صورتی که rate بالاتری از مبدل مد نظر باشد باید تعداد بیشتری از این مبدل به کار رود و این مطلب از لحاظ اقتصادی عملی نیست.
اما در شرایطی که سطح انتقال حرارتی کمی مورد نظر باشد و یا مواد شدیداٌ رسوبزا باشند می توان از این نوع مبدل با آرایش های خاصی استفاده کرد.زیرا تمیز کردن و تعویض قطعات در این مبذل آسان است. DOUBLE PIPES در واحد های تولید پلی اتیلن و پلی پروپیلن برای خنک کردن پلیمر خروجی از راکتور ها به کار می رود.
SPIRAL:
مبدل SPIRAL یا حلزونی از دو صفحه فلزی تشکیل شده که به صورت مارپیچ دور هم قرار گرفته اند.
سیالات در فضای بین این صفحات حرکت می کنند و عملیات انتقال حرارت از میان این صفحات انجام می پذیرد.در مقایسه با انواع دیگر این مبدل صفحات حجم کمتری را اشغال می کنند و انحنای مسیر حرکت سیال علاوه بر افت فشار پایین ضریب انتقال حرارت حرارت بالاتری را فراهم می کند.همچنین در هر دو مسیر امکان تشکیل رسوب کمتر شده و در نتیجه دارای دوره تعمیر طولانی تری است.
برای سرویس و تمیز کردن این مبدل باید در پوش آن را برداشت و با روش های مکانیکی و یا استفاده از jet پر فشار آب آن را تمیز کرد
از این مبدل در واحد های PVC پتروشیمی بندر امام استفاده می شود.
PLATE:
مبدل PLATE از صفحات نازک فلزی تشکیل شده که با فاصله نزدیک به هم یعنی در حدود 3 تا 6 میلیمتر به یکدیگر متصل شده اند و دو سیال تبادل کننده حرارت از میان این صفحات به صورت یکی در میان جریان میابند.
برای اتصال صفحات میتوان آنها را به هم پیچ یا از اتصال لحیمی استفاده کرد.
اگر از اتصال پیچی استفاده شود باید از gasket برای جلوگیری از نشت سیال استفاده کرد.اگر از اتصال لحیمی استفاده شود حجم مبدل و مقاومت آن در برابر خوردگی و فشار کاهش میابد.این نوع عموماٌ در مصارف خانگی و انتقال حرارت پایین استفاده میشود.
دو سیال از سوراخ هایی که در دو طرف صفحات قرار دارد از صفحه ای به صفحه دیگر انتقال پیدا می کنند.روی صفحات خطوط برجسته ای وجود دارد که در میزان انتقال حرارت نقش به سزایی دارد.شکل های متنوعی که می توان متصور شد دارای هزینه ساخت زیادی میباشد.لذا این مبدل با آن که انتقال حرارت زیادی دارد اما به خاطر وجود صفحات گسترده فلزی کمتر استفاده میشود.
از دیگر مشکلات این مبدل سرویس و تعمیر آن است زیرا در هنگام اتصال باید دوباره
ها gasket در جای خود قرار گیرند تا از نشت سیال به بیرون جلوگیری شود.
این مبدل دارای محدودیت دمایی و فشاری نیز است یعنی در دماهایی نزدیک به نقطه ذوب و فشاری بالاتر از 30 نمی توان از آن استفاده کرد.
AIR COOLER:
AIR COOLER ها مبدل هایی هستند که در آنها سیال فرایندی با جریان هوا خنک می شود. در این مبدل ها بخارات گرو درون مجموعه از تیوب ها که به صورت افقی کنار هم قرار گرفته اند توزیع می شود.
جداره خارجی این تیوبها به fin مجهز شده است تا سطح انتقال حرارت بین بخارات و هوای خنک افزایش یابد.
این مبد ها از نظر شکل جریان از نوع cross current یا جریان متقاطع هستند.که جریان هوای لازم برای خنک کردن بخارات داخل تیوب به وسیله یک fan تاٌمین میشود.
اگر این fanبالای تیوب قرار گرفته باشد مبدل Induced و اگر پایین قرار گرفته باشد forced نامیده می شود.
نوع Induced به علت ایجاد توزیع یکنواخت جریان هوا در شرایطدر شرایط مساوی نسبت به forced بازدهی بیشتری دارد.
از مزایای این مبدل می توان به عدم استفاده از آب اشاره کرد که در کاهش هزینه های فرایندی اهمیت دارد.این مبدل ها در واحد های زیادی از قبیل پارازایلن ،EDC/VCM ،PTA،MTBE استفاده میشود.
مبدل PLATE از صفحات نازک فلزی تشکیل شده که با فاصله نزدیک به هم یعنی در حدود 3 تا 6 میلیمتر به یکدیگر متصل شده اند و دو سیال تبادل کننده حرارت از میان این صفحات به صورت یکی در میان جریان میابند.
برای اتصال صفحات میتوان آنها را به هم پیچ یا از اتصال لحیمی استفاده کرد.
اگر از اتصال پیچی استفاده شود باید از gasket برای جلوگیری از نشت سیال استفاده کرد.اگر از اتصال لحیمی استفاده شود حجم مبدل و مقاومت آن در برابر خوردگی و فشار کاهش میابد.این نوع عموماٌ در مصارف خانگی و انتقال حرارت پایین استفاده میشود.
دو سیال از سوراخ هایی که در دو طرف صفحات قرار دارد از صفحه ای به صفحه دیگر انتقال پیدا می کنند.روی صفحات خطوط برجسته ای وجود دارد که در میزان انتقال حرارت نقش به سزایی دارد.شکل های متنوعی که می توان متصور شد دارای هزینه ساخت زیادی میباشد.لذا این مبدل با آن که انتقال حرارت زیادی دارد اما به خاطر وجود صفحات گسترده فلزی کمتر استفاده میشود.
از دیگر مشکلات این مبدل سرویس و تعمیر آن است زیرا در هنگام اتصال باید دوباره
ها gasket در جای خود قرار گیرند تا از نشت سیال به بیرون جلوگیری شود.
این مبدل دارای محدودیت دمایی و فشاری نیز است یعنی در دماهایی نزدیک به نقطه ذوب و فشاری بالاتر از 30 نمی توان از آن استفاده کرد.
AIR COOLER:
AIR COOLER ها مبدل هایی هستند که در آنها سیال فرایندی با جریان هوا خنک می شود. در این مبدل ها بخارات گرو درون مجموعه از تیوب ها که به صورت افقی کنار هم قرار گرفته اند توزیع می شود.
جداره خارجی این تیوبها به fin مجهز شده است تا سطح انتقال حرارت بین بخارات و هوای خنک افزایش یابد.
این مبد ها از نظر شکل جریان از نوع cross current یا جریان متقاطع هستند.که جریان هوای لازم برای خنک کردن بخارات داخل تیوب به وسیله یک fan تاٌمین میشود.
اگر این fanبالای تیوب قرار گرفته باشد مبدل Induced و اگر پایین قرار گرفته باشد forced نامیده می شود.
نوع Induced به علت ایجاد توزیع یکنواخت جریان هوا در شرایطدر شرایط مساوی نسبت به forced بازدهی بیشتری دارد.
از مزایای این مبدل می توان به عدم استفاده از آب اشاره کرد که در کاهش هزینه های فرایندی اهمیت دارد.این مبدل ها در واحد های زیادی از قبیل پارازایلن ،EDC/VCM ،PTA،MTBE استفاده میشود.
SHELL & TUBEB:
این مبدل ها از پر کاربرد ترین مبدل ها در صنعت هستند که از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند:
1) دو head،شامل rear head،stationary head در دو طرف مبدل
2) پوسته(SHELL)
3) لوله (TUBES)
در این مبدل یکی از سیال ها در حال تبادل حرارت درون تیوب و سیال دیگر درون پوسته جریان دارد. سطح انتقال حرارت در این مبدل ها جداره فلزی لوله هاست.پس هرچه تعداد لوله ها بیشترباشد سطح انتقال حرارت نیز بیشتر است. هما از طرفی به قطر مبدل نیز اضافه خواهد شد.
بر اساس استاندارد TEMA که از مهمترین استاندارد ها در زمینه ساخت مبدل هاست، شکل های مختلفی برای ساخت این مبدل وجود دارد.یکی از علل استفاده از این مبدل ها سرویس و نگهداری آن است.این مبدل تنها مبدلی است که در دمای 360 C ودر فشار 30 bar اقدر به انجام کار است.
این مبدل ها بر اساس تفاوت در rear headبه سه دسته تقسیم می شوند:
1)fix tubes sheet
2)U_type
3)floating head
BAYONET:
یکی از انواع خاص مبدل های لوله و پوسته این نوع مبدل است. تیوب های این مبدل به شکل لوله یکی با انتهای باز ودیگری با انتهای بسته است، که لوله با انتهای باز درون لوله با انتهای بسته است.به علت نوع خاصجریان سمت تیوب و، افت فشار زیاد در این مبدل معمولاٌ از بلفهای عرضی در این نوع استفاده نمی شود.
این مبدل ها از پر کاربرد ترین مبدل ها در صنعت هستند که از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند:
1) دو head،شامل rear head،stationary head در دو طرف مبدل
2) پوسته(SHELL)
3) لوله (TUBES)
در این مبدل یکی از سیال ها در حال تبادل حرارت درون تیوب و سیال دیگر درون پوسته جریان دارد. سطح انتقال حرارت در این مبدل ها جداره فلزی لوله هاست.پس هرچه تعداد لوله ها بیشترباشد سطح انتقال حرارت نیز بیشتر است. هما از طرفی به قطر مبدل نیز اضافه خواهد شد.
بر اساس استاندارد TEMA که از مهمترین استاندارد ها در زمینه ساخت مبدل هاست، شکل های مختلفی برای ساخت این مبدل وجود دارد.یکی از علل استفاده از این مبدل ها سرویس و نگهداری آن است.این مبدل تنها مبدلی است که در دمای 360 C ودر فشار 30 bar اقدر به انجام کار است.
این مبدل ها بر اساس تفاوت در rear headبه سه دسته تقسیم می شوند:
1)fix tubes sheet
2)U_type
3)floating head
BAYONET:
یکی از انواع خاص مبدل های لوله و پوسته این نوع مبدل است. تیوب های این مبدل به شکل لوله یکی با انتهای باز ودیگری با انتهای بسته است، که لوله با انتهای باز درون لوله با انتهای بسته است.به علت نوع خاصجریان سمت تیوب و، افت فشار زیاد در این مبدل معمولاٌ از بلفهای عرضی در این نوع استفاده نمی شود.
DOUBLE TUBESHET :
یکی دیگر از مبذل های خاص لوله پوسته این مبدل است.این مبدل زمانی کاربرد دارد که احتمال نشتی وجود داشته باشد و نخواهیم دو سیال پوسته و لوله با هم مخلوط شوند.
قرار دادن دو TUBE SHEET در شرایط خورندگی شدید محیط عمر مبدل را افزایش می دهد.
DOUBLE BUNDLE :
این مبدل برای گرم کردن سیالات حساس به دما استفاده می شود و دارای دو دسته لوله و یک سیال واسطه است وروی پوسته آن نازلی موجود نمی باشد که باعث هدر رفتن سیال واسطه شود.
عملکرد این مبدل ها به این صورت است که سیال واسطه در قسمت پایین توسط حرارت سیال اولی تبخیر شده، و بخارات آن سیال موجود در دسته لوله بالیی را گرم می کند و دوباره کندانس شده و به قسمت پایین بر می گردد.
در صنعت از دو مبدل که زیر هم قرار گرفته اند استفاده می کنند.
از نظر استاندارد TEMA مبدل ها از نظر استاندارد به سه دسته تقسیم می شوند.
از نظر استاندارد TEMA مبدل ها از نظر استاندارد به سه دسته تقسیم می شوند.
از نظر استاندارد TEMA مبدل ها از نظر استاندارد به سه دسته تقسیم می شوند:
STATIONARY HEAD:
هد قسمت جلویی مبدل را STATIONARY HEAD گویند که سیال ورودی به لوله، وارد این هد می شود.برای اتصال هد ها به مبدل یا از اتصال پیچ و فلنج استفاده می شود و یا آنها را به بدنه جوش می دهند.
این هد را به دسته های زیر تقسیم بندی می کنند:
نوع A) در این نوع هد ها تمام اتصالات به صورت فلنجی می باشد و امکان باز کردن و دسترسی به لوله ها راحتتر می باشد.وقتی سیال ورودی به واحد ها رسوب را باشد،از این نوع هد استفاده می شود.
این نوع هد دارای cover میباشد.
نوع B) این نوع هد فاقد cover می باشد و در آن تمات اتصالت پیچی می باشد.این وع هد در مواردی استفاده می شود که سیال تمیز باشد.
نوع C) در این نوع هد زمانی استفاده می شود که سیال ورودی به سیستم رسوبزا نباشد وفشار سیستم زیاد باشد.در این نوع هد دسته لوله را نمی توتن خارج کرد.
نوع D) در این هد تمام اتصالات جوشی می باشد و برای کار در فشار های بسیار بالا طراحی شده است.
SHELL:
به بدنه مبدل که بین دو هد قرار گرفته SHELL می گویند. که تیوب های مبدل درون این قسمت قرار گرفته اند..روی پوسته چند نازل وجود دارد که مسیر ورود و خروج سیال سمت پوسته هستند.
FEAR HEAD:
هد قسمت انتهایی مبدل را گویند که در هر مبدل بسته به نوع کاربرد آن شکل متفاوتی دارد.
برای مثال نوع L زمانی استفاده می شود که سیال رسوب زا باشد که در این حالت تمیز کردن و خارج کردن لوله ها آسان است.
از نوع Mدر مواردی که سیال تمیز باشد استفاده می شود و نوع اتصالات نیز از نوع فلنجی است.
هد U زمانی استفاده می شود که دسته لوله های موجود در مبدل به شکل U باشند.
از نظر استاندارد TEMA مبدل ها از نظر استاندارد به سه دسته تقسیم می شوند.
از نظر استاندارد TEMA مبدل ها از نظر استاندارد به سه دسته تقسیم می شوند:
STATIONARY HEAD:
هد قسمت جلویی مبدل را STATIONARY HEAD گویند که سیال ورودی به لوله، وارد این هد می شود.برای اتصال هد ها به مبدل یا از اتصال پیچ و فلنج استفاده می شود و یا آنها را به بدنه جوش می دهند.
این هد را به دسته های زیر تقسیم بندی می کنند:
نوع A) در این نوع هد ها تمام اتصالات به صورت فلنجی می باشد و امکان باز کردن و دسترسی به لوله ها راحتتر می باشد.وقتی سیال ورودی به واحد ها رسوب را باشد،از این نوع هد استفاده می شود.
این نوع هد دارای cover میباشد.
نوع B) این نوع هد فاقد cover می باشد و در آن تمات اتصالت پیچی می باشد.این وع هد در مواردی استفاده می شود که سیال تمیز باشد.
نوع C) در این نوع هد زمانی استفاده می شود که سیال ورودی به سیستم رسوبزا نباشد وفشار سیستم زیاد باشد.در این نوع هد دسته لوله را نمی توتن خارج کرد.
نوع D) در این هد تمام اتصالات جوشی می باشد و برای کار در فشار های بسیار بالا طراحی شده است.
SHELL:
به بدنه مبدل که بین دو هد قرار گرفته SHELL می گویند. که تیوب های مبدل درون این قسمت قرار گرفته اند..روی پوسته چند نازل وجود دارد که مسیر ورود و خروج سیال سمت پوسته هستند.
FEAR HEAD:
هد قسمت انتهایی مبدل را گویند که در هر مبدل بسته به نوع کاربرد آن شکل متفاوتی دارد.
برای مثال نوع L زمانی استفاده می شود که سیال رسوب زا باشد که در این حالت تمیز کردن و خارج کردن لوله ها آسان است.
از نوع Mدر مواردی که سیال تمیز باشد استفاده می شود و نوع اتصالات نیز از نوع فلنجی است.
هد U زمانی استفاده می شود که دسته لوله های موجود در مبدل به شکل U باشند.
اجزای مبدل:
اجزای مبدل:
تعداد گذر در یک مبدل:
تعداد گذر در یک مبدل به این معنا است که سیالات، چند بار طول مبدل را طی می کنند.اگر افزلیش مسیر برای لوله باشد آن را گذر لوله و اگر برای پوسته باشد آن را گذر پوسته می گویند.
تعداد گذر لوله ها معمولاٌ 1،2،4،6،8 می باشد و گذر بیشتر از 8،به علت مشکلات طراحی و ساخت استفاده نمی شود.
اگر تعداد گذر لوله ها زوج باشد از خم U شکل استفاده می شود و هر دو نازل سمت لوله روی یکی از هد ها قرار می گیرد.
اگر تعداد گذر ها فرد باشد یکی از نازل های سمت لوله، روی STATIONARY HEAD و دیگری روی REAR HEAD قرار میگیرد.به این معنی که سیال از یک سمت وارد وسمت دیگر خارج می شود.
برای افزایش گذر پوسته از بلفهای طولی استفاده می شود. معمولاٌتعداد این گذر ها 1،2،4 می باشد.
TIEROD & SPACER:
TIEROD یک میله توپر است که در بین لوله ها قرار گرفته استو وظیفه آن جلوگیری از ارتعاش لوله هاست. این میله از یک سمت به Tube sheet وصل شده و سر دیگر آن آزاد است.تعداد این میله ها با افزایش قطر پوسته افزایش میابد.
SPACER استوانه ای محکم با قطر بیشتر است به گونه ای که TIEROD درون آن قرار گرفته و وظیفه آن حفظ دو بلف مجاور یکدیگر است.
EXPANSION JOINT:
به علت نوسانات شدید و ناگهانی دسته لوله ها و دیگر تجهیزات درون مبدل،دچار تغییر طول می شوند.
اگر این تغییر طول در طراحی مبدل لحاظ نشده باشد، ممکن است حتی باعث شکستگی لوله ها یا خرابی مبدل شود.
برای جلوگیری از این مشکل از قطعه ای به نام EXPANSION JOINT استفاده می شود.این قطعه نیروی ناشی از تغییر طول را دفع می کند.این قطعه معمولاٌ به صورت مربع یا دایره ساخته می شود.
اجزای مبدل:
تعداد گذر در یک مبدل:
تعداد گذر در یک مبدل به این معنا است که سیالات، چند بار طول مبدل را طی می کنند.اگر افزلیش مسیر برای لوله باشد آن را گذر لوله و اگر برای پوسته باشد آن را گذر پوسته می گویند.
تعداد گذر لوله ها معمولاٌ 1،2،4،6،8 می باشد و گذر بیشتر از 8،به علت مشکلات طراحی و ساخت استفاده نمی شود.
اگر تعداد گذر لوله ها زوج باشد از خم U شکل استفاده می شود و هر دو نازل سمت لوله روی یکی از هد ها قرار می گیرد.
اگر تعداد گذر ها فرد باشد یکی از نازل های سمت لوله، روی STATIONARY HEAD و دیگری روی REAR HEAD قرار میگیرد.به این معنی که سیال از یک سمت وارد وسمت دیگر خارج می شود.
برای افزایش گذر پوسته از بلفهای طولی استفاده می شود. معمولاٌتعداد این گذر ها 1،2،4 می باشد.
TIEROD & SPACER:
TIEROD یک میله توپر است که در بین لوله ها قرار گرفته استو وظیفه آن جلوگیری از ارتعاش لوله هاست. این میله از یک سمت به Tube sheet وصل شده و سر دیگر آن آزاد است.تعداد این میله ها با افزایش قطر پوسته افزایش میابد.
SPACER استوانه ای محکم با قطر بیشتر است به گونه ای که TIEROD درون آن قرار گرفته و وظیفه آن حفظ دو بلف مجاور یکدیگر است.
EXPANSION JOINT:
به علت نوسانات شدید و ناگهانی دسته لوله ها و دیگر تجهیزات درون مبدل،دچار تغییر طول می شوند.
اگر این تغییر طول در طراحی مبدل لحاظ نشده باشد، ممکن است حتی باعث شکستگی لوله ها یا خرابی مبدل شود.
برای جلوگیری از این مشکل از قطعه ای به نام EXPANSION JOINT استفاده می شود.این قطعه نیروی ناشی از تغییر طول را دفع می کند.این قطعه معمولاٌ به صورت مربع یا دایره ساخته می شود.
رسوب گذاری مبدل ها
رسوب گذاری مبدل ها
رسوب گذاری:
رسوب گیری مبدل ها باعث کاهش انتقال حرارت می شود.در این موارد باید سطح انتقال حرارت را از ابتدا بزرگتر در نظر گرفت که مبدل دچار مشکل نشود.
رسوب گیری با مکانیزم های متفاوتی رخ می دهد.
1- رسوب ذرات محلول مانند: سولفات کلسیم، سیلیکات سدیم، کربنات لیتیم ،در این مولرد افزایش دما زسوب گذاری را افزایش می دهد.زیرا باعث کم شدن فعالیت نمکها می شود.
2- رسوب مواد جامد نظیر شن و ماسه که بر اثر وزنشان ته نشین می شوند.
3- رسوب گذاری بر اساس واکنش های شیمیایی مانند:سختی آب ، تشکیل کک ،پلیمریزاسیون
4-رسوب گذاری بر اساس خوردگی که بر اثر واکنش سطح تبادل حرارتی ایجاد می شود.
5- رسوب گذاری بیولوژیکی: در این مکانیزم موجودات زنده به سطح تبادل حرارتی می چسبند و تولید غشاهای چسبنده می کنند.
6- رسوب گذاری بر اساس انجماد: این مکانیزم زمانی اتفاق می افتد که مایع روی سطح انتقال حرارت جامد شود.
نحوه تشخیص رسوب گذاری در مبدل ها به دو صورت است:
1.مبدل کارایی مناسب قبلی را نداشته و دمای سیال خروجی مطلوب نیست
2.افت فشار بین سیال ورودی و خروجی مبدل نسبت به حالت نرمال افزایش میابد.
برای تمیز کردن مبدل از رسوب دوره تمیز کاری تعریف می شود. هر چه سیال عبوری رسوب گذار تر باشد تناوب دوره تمیز کاری بیشتر می شود.
رسوب گذاری مبدل ها
رسوب گذاری:
رسوب گیری مبدل ها باعث کاهش انتقال حرارت می شود.در این موارد باید سطح انتقال حرارت را از ابتدا بزرگتر در نظر گرفت که مبدل دچار مشکل نشود.
رسوب گیری با مکانیزم های متفاوتی رخ می دهد.
1- رسوب ذرات محلول مانند: سولفات کلسیم، سیلیکات سدیم، کربنات لیتیم ،در این مولرد افزایش دما زسوب گذاری را افزایش می دهد.زیرا باعث کم شدن فعالیت نمکها می شود.
2- رسوب مواد جامد نظیر شن و ماسه که بر اثر وزنشان ته نشین می شوند.
3- رسوب گذاری بر اساس واکنش های شیمیایی مانند:سختی آب ، تشکیل کک ،پلیمریزاسیون
4-رسوب گذاری بر اساس خوردگی که بر اثر واکنش سطح تبادل حرارتی ایجاد می شود.
5- رسوب گذاری بیولوژیکی: در این مکانیزم موجودات زنده به سطح تبادل حرارتی می چسبند و تولید غشاهای چسبنده می کنند.
6- رسوب گذاری بر اساس انجماد: این مکانیزم زمانی اتفاق می افتد که مایع روی سطح انتقال حرارت جامد شود.
نحوه تشخیص رسوب گذاری در مبدل ها به دو صورت است:
1.مبدل کارایی مناسب قبلی را نداشته و دمای سیال خروجی مطلوب نیست
2.افت فشار بین سیال ورودی و خروجی مبدل نسبت به حالت نرمال افزایش میابد.
برای تمیز کردن مبدل از رسوب دوره تمیز کاری تعریف می شود. هر چه سیال عبوری رسوب گذار تر باشد تناوب دوره تمیز کاری بیشتر می شود.
جریان های نشتی:
جریان های نشتی:
جریان های نشتی:
نشتی در مبدل ها ممکن است به دو صورت اتفاق افتد.یکی نشتی در داخل مبدل و دیگری نشتی از مبدل به محیط بیرون.
با توجه به این که ذرات در صنایع به صورت آتشگیر و سمی هستند نشتی این مواد موجب انفجار می شود.
جریان نشتی در داخل مبدل به این صورت است که سیال بجای عبور از مسیر از پیش طراحی شده از مسیر های میان بر حر کت میکند.
این مسیر ها عبارتند از :
1. جریان نشتی بین لوله وبلفها
2. جریان نشتی بین بلفهای طولی وعرضی به پوسته
3. محل اتصال TUBE SHEET به هد ها
برای جلوگیری از نشتی این مبدل ها باید در هنگام نصب دقت شود که واشر ها در جای خود قرار گیرند.
SAFETY VALVE:
برای جلوگیری از ازدیاد فشار در داخل مبدل و آسیب رسیدن به دستگاه معمولاٌ از این قطعه در مسیر خروجی استفاده می شود تا در صورت افزایش فشار در داخل شل و تیوب، مبدل بیش ازمیزان طراحی دجار نوسان نشود.
جریان های نشتی:
جریان های نشتی:
نشتی در مبدل ها ممکن است به دو صورت اتفاق افتد.یکی نشتی در داخل مبدل و دیگری نشتی از مبدل به محیط بیرون.
با توجه به این که ذرات در صنایع به صورت آتشگیر و سمی هستند نشتی این مواد موجب انفجار می شود.
جریان نشتی در داخل مبدل به این صورت است که سیال بجای عبور از مسیر از پیش طراحی شده از مسیر های میان بر حر کت میکند.
این مسیر ها عبارتند از :
1. جریان نشتی بین لوله وبلفها
2. جریان نشتی بین بلفهای طولی وعرضی به پوسته
3. محل اتصال TUBE SHEET به هد ها
برای جلوگیری از نشتی این مبدل ها باید در هنگام نصب دقت شود که واشر ها در جای خود قرار گیرند.
SAFETY VALVE:
برای جلوگیری از ازدیاد فشار در داخل مبدل و آسیب رسیدن به دستگاه معمولاٌ از این قطعه در مسیر خروجی استفاده می شود تا در صورت افزایش فشار در داخل شل و تیوب، مبدل بیش ازمیزان طراحی دجار نوسان نشود.
نحوه انتخاب نوع مبدل:
نحوه انتخاب نوع مبدل:
نحوه انتخاب نوع مبدل:
هر نوع مبدل بسته به نوع کارایی، ساختمان و محدودیت های متفاوتی دارد. که آن را برای استفاده در بعضی عملیات ها قابل قبول و در بعضی دیگر نا مطلوب می سازد.
در ادامه کاربرد و محدودیت های بعضی از مهمترین مبدل ها را ذکر خواهیم کرد:
1.FIXED TUBE SHEET: این مبدل را می توان زمانی که فاز گاز-گاز ،مایع –مایع، گاز- مایع داشت استفاده کرد.از کاربرد این نوع می توان به هیتر ها ،کندانسورها،کولر ها اشاره کرد.همچنین از لحاظ قرارگیری این مبدل هیچ محدودیتی ندارد و می تواند به صورت افقی یا عمودی قرار گیرد.
اما به خاطر عدع امکان افزایش یا کاهش طول لوله ها نمی توان در اختلاف دما های بیش از 200c از آن استفاده کرد.
2. FLOTING HEAD: این نوع به خاطر طراحی خاص می توانند در اختلاف دما های بیش از 200c نیز استفاده شوند.همچنین از لحاظ قرارگیری نیز محدودیتی نداشته و می تواند افقی یا عمودی قرار گیرد.
اما به خاطر وجود گسکتهای داخلی امکان نشتی درون آن وجود دارد .در مواقعی که سیال سمت گسکت خورنده باشد توصیه می شود که به صورت افقی در سایت نصب شود.
3.U_TYPE: این نوع مبدل به خاطر شکل U مانندشان در دماهای بسیار بالا قابل استفاده هستند.اما در عین حال امکان دفرمه شدن لوله ها در محل خم ها افزایش یافته و تعویض لوله های داخلی نیز به شختی ممکن می شود.
4. DOUBLE PIPES: این مبد ها سطح تماس کوچکی دارند اما در فشار های بالا تر از 400psiنیز قادر به کار کردن می باشند.در صورت نیاز به اختلاف دما های بسیار زیاد می توان از تعداد زیادی از این مبدل استفاده کرد که این هزینه زیاد فضای زیادی را متحمل می شود.
5.Plate :این مبدل برای سیال های خورنده و ویسکوز استفاده می شود.وضریب انتقال بالایی را فراهم می آورد اما برای فرآیند کندانس و تبخیر مناسب نیست و به خاطر وجود گسکت ها دارای محدودیت های دمایی و فشاری است. در ضمن این مبدل فقط برای مایع-مایع استفاده می شود.
6.SPIRAL:این نوع مبدل دارای ضریب انتقال حرارت بالایی بوده و می تواند برای گرم کردن یا کندانس کردن بکار رود.ولی در مورد سیالاتی که حاوی ذرات معلق بوده مناسب نیست و موجب خورندگی می شود.
نحوه انتخاب نوع مبدل:
نحوه انتخاب نوع مبدل:
هر نوع مبدل بسته به نوع کارایی، ساختمان و محدودیت های متفاوتی دارد. که آن را برای استفاده در بعضی عملیات ها قابل قبول و در بعضی دیگر نا مطلوب می سازد.
در ادامه کاربرد و محدودیت های بعضی از مهمترین مبدل ها را ذکر خواهیم کرد:
1.FIXED TUBE SHEET: این مبدل را می توان زمانی که فاز گاز-گاز ،مایع –مایع، گاز- مایع داشت استفاده کرد.از کاربرد این نوع می توان به هیتر ها ،کندانسورها،کولر ها اشاره کرد.همچنین از لحاظ قرارگیری این مبدل هیچ محدودیتی ندارد و می تواند به صورت افقی یا عمودی قرار گیرد.
اما به خاطر عدع امکان افزایش یا کاهش طول لوله ها نمی توان در اختلاف دما های بیش از 200c از آن استفاده کرد.
2. FLOTING HEAD: این نوع به خاطر طراحی خاص می توانند در اختلاف دما های بیش از 200c نیز استفاده شوند.همچنین از لحاظ قرارگیری نیز محدودیتی نداشته و می تواند افقی یا عمودی قرار گیرد.
اما به خاطر وجود گسکتهای داخلی امکان نشتی درون آن وجود دارد .در مواقعی که سیال سمت گسکت خورنده باشد توصیه می شود که به صورت افقی در سایت نصب شود.
3.U_TYPE: این نوع مبدل به خاطر شکل U مانندشان در دماهای بسیار بالا قابل استفاده هستند.اما در عین حال امکان دفرمه شدن لوله ها در محل خم ها افزایش یافته و تعویض لوله های داخلی نیز به شختی ممکن می شود.
4. DOUBLE PIPES: این مبد ها سطح تماس کوچکی دارند اما در فشار های بالا تر از 400psiنیز قادر به کار کردن می باشند.در صورت نیاز به اختلاف دما های بسیار زیاد می توان از تعداد زیادی از این مبدل استفاده کرد که این هزینه زیاد فضای زیادی را متحمل می شود.
5.Plate :این مبدل برای سیال های خورنده و ویسکوز استفاده می شود.وضریب انتقال بالایی را فراهم می آورد اما برای فرآیند کندانس و تبخیر مناسب نیست و به خاطر وجود گسکت ها دارای محدودیت های دمایی و فشاری است. در ضمن این مبدل فقط برای مایع-مایع استفاده می شود.
6.SPIRAL:این نوع مبدل دارای ضریب انتقال حرارت بالایی بوده و می تواند برای گرم کردن یا کندانس کردن بکار رود.ولی در مورد سیالاتی که حاوی ذرات معلق بوده مناسب نیست و موجب خورندگی می شود.
دسته بندی مبدل های حرارتی
دسته بندی مبدل های حرارتی
دسته بندی مبدل های حرارتی
مبدل های حرارتی را می توان از جنبه های مختلف دسته بندی کرد :
- بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
- بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم
- بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم
- بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدلها
بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
1- مبدل های حرارتی نوع Recuperative
در این مبدل سیال سرد و گرم توسط یک سطح جامد ثابت از یکدیگر جدا شده اند و انتقال از طریق سطح مذکور صورت می گیرد. اکثر مبدل های موجود در صنعت از این دسته هستند.
2- مبدل های حرارتی نوع Regenerative
در این مبدل ، سطح جدا کننده سیال سرد و گرم ثابت نبوده و به طور متناوب قسمت هایی از سطح مذکور در معرض حرکت سیال سرد یا گرم قرار می گیرند. این نوع مبدل ها بیشتر در مقیاس های آزمایشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند.
3- مبدل های حرارتی نوع تماس مستقیم
در این نوع مبدل های حرارتی ، سیال سرد و گرم به طور مستقیم تماس حاصل نموده ( هیچ دیواره ای بین جریانهای سرد و گرم وجود ندارد ) و تبادل انرژی یا حرارت انجام می گیرد. در مبدل های تماس مستقیم ، جریانها ، دو مایع غیر قابل اختلاط و یا یک گاز و یک مایع هستند. این مبدل ها معمولا از راندمان حرارتی بالایی برخوردارند. نمونه ای از این مبدل ها ، برج های خنک کن ، کولرهای آبی و گرم کن های Open Feed Water Heater موجود در نیروگاه های بخار می باشند .
بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم
بر این اساس مبدل های حرارتی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند :
الف- مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو
ب- مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو
ج - مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم
الف- مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو
در این نوع مبدل ها جریان سرد و گرم موازی یکدیگر و جهت جریان سیال گرم و سرد آن ها موافق یکدیگر می باشند. یعنی دو جریان سیال ، از یک انتها به مبدل وارد می شوند و هر دو در یک جهت جریان می یابند و از انتهای دیگر خارج می شوند. نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که دمای سیال سرد خروجی از مبدل هیچگاه به دمای سیال گرم خروجی نمی رسد. نزدیک شدن مقدار عددی دو دمای مذکور مستلزم بکارگیری سطح انتقال حرارت موثر بسیار بزرگی می باشد.
ب- مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو
در شرایطی که جریان سیال سرد و گرم موازی یکدیگر و در خلاف جهت هم باشد مبدل را جریان غیر همسو می نامند. باید توجه داشت در این نوع مبدل ها امکان افزایش دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد. این مبدلها در شرایط یکسان از سطح انتقال حرارت کمتری نسبت به مبدل های همسو برخوردار هستند.
ج- مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم
در این نوع مبدل ها جهت جریان های سرد و گرم عمود بر هم می باشند. به عنوان متداول ترین نمونه می توان از رادیاتور اتومبیل نام برد. در آرایش جریان عمود بر هم ، بسته به طراحی ، جریان مخلوط یا غیر مخلوط نامیده می شود. سیال داخل لوله ها چون اجازه حرکت در راستای عرضی را نخواهد داشت غیر مخلوط است. سیال بیرونی برای لوله های بی پره مخلوط است چون امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد و برای لوله های پره دار غیر مخلوط است زیرا وجود پره ها مانع از جریان آن در جهتی عمود بر جهت اصلی جریان می شود.
دسته بندی مبدل های حرارتی
دسته بندی مبدل های حرارتی
مبدل های حرارتی را می توان از جنبه های مختلف دسته بندی کرد :
- بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
- بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم
- بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم
- بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدلها
بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
1- مبدل های حرارتی نوع Recuperative
در این مبدل سیال سرد و گرم توسط یک سطح جامد ثابت از یکدیگر جدا شده اند و انتقال از طریق سطح مذکور صورت می گیرد. اکثر مبدل های موجود در صنعت از این دسته هستند.
2- مبدل های حرارتی نوع Regenerative
در این مبدل ، سطح جدا کننده سیال سرد و گرم ثابت نبوده و به طور متناوب قسمت هایی از سطح مذکور در معرض حرکت سیال سرد یا گرم قرار می گیرند. این نوع مبدل ها بیشتر در مقیاس های آزمایشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند.
3- مبدل های حرارتی نوع تماس مستقیم
در این نوع مبدل های حرارتی ، سیال سرد و گرم به طور مستقیم تماس حاصل نموده ( هیچ دیواره ای بین جریانهای سرد و گرم وجود ندارد ) و تبادل انرژی یا حرارت انجام می گیرد. در مبدل های تماس مستقیم ، جریانها ، دو مایع غیر قابل اختلاط و یا یک گاز و یک مایع هستند. این مبدل ها معمولا از راندمان حرارتی بالایی برخوردارند. نمونه ای از این مبدل ها ، برج های خنک کن ، کولرهای آبی و گرم کن های Open Feed Water Heater موجود در نیروگاه های بخار می باشند .
بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم
بر این اساس مبدل های حرارتی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند :
الف- مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو
ب- مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو
ج - مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم
الف- مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو
در این نوع مبدل ها جریان سرد و گرم موازی یکدیگر و جهت جریان سیال گرم و سرد آن ها موافق یکدیگر می باشند. یعنی دو جریان سیال ، از یک انتها به مبدل وارد می شوند و هر دو در یک جهت جریان می یابند و از انتهای دیگر خارج می شوند. نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که دمای سیال سرد خروجی از مبدل هیچگاه به دمای سیال گرم خروجی نمی رسد. نزدیک شدن مقدار عددی دو دمای مذکور مستلزم بکارگیری سطح انتقال حرارت موثر بسیار بزرگی می باشد.
ب- مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو
در شرایطی که جریان سیال سرد و گرم موازی یکدیگر و در خلاف جهت هم باشد مبدل را جریان غیر همسو می نامند. باید توجه داشت در این نوع مبدل ها امکان افزایش دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد. این مبدلها در شرایط یکسان از سطح انتقال حرارت کمتری نسبت به مبدل های همسو برخوردار هستند.
ج- مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم
در این نوع مبدل ها جهت جریان های سرد و گرم عمود بر هم می باشند. به عنوان متداول ترین نمونه می توان از رادیاتور اتومبیل نام برد. در آرایش جریان عمود بر هم ، بسته به طراحی ، جریان مخلوط یا غیر مخلوط نامیده می شود. سیال داخل لوله ها چون اجازه حرکت در راستای عرضی را نخواهد داشت غیر مخلوط است. سیال بیرونی برای لوله های بی پره مخلوط است چون امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد و برای لوله های پره دار غیر مخلوط است زیرا وجود پره ها مانع از جریان آن در جهتی عمود بر جهت اصلی جریان می شود.
بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم
بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم
بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم
مبدل های حرارتی بر طبق مکانیزم انتقال گرما ، می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند :
1- جابجایی یک فاز در هر دو سمت
2- جابجایی یک فاز در یک سمت ، جابجایی دو فاز در سمت دیگر
3- جابجایی دو فاز در هر دو سمت
در مبدل های حرارتی از قبیل اکونومایزرها ( مبدل هایی که در آن سیال از شرایط مایع مادون اشباع بسمت شرایط مایع اشباع می رود) و گرمکن های هوا در دیگ بخار ، خنک کن های میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای ، رادیاتور خودروها ، ژنراتورها ، خنک کن های روغن ، گرم کن های مورد استفاده در گرمایش اطاقها و غیره ، در هر دو سمت سیال سرد و گرم ، انتقال گرما از طریق جابجایی یک فاز اتفاق می افتد. چگالنده ها ، دیگ های بخار و مولدهای بخار در راکتورهای آب تحت فشار در نیروگاه های هسته ای ، تبخیرکننده ها و رادیاتورهای مورد استفاده در تهویه مطبوع و گرمایش ، دارای مکانیزم های چگالش و جوشش در یکی از سطوح مبدل های حرارتی می باشند. همچنین انتقال گرمای دو فاز می تواند در هر دو سمت مبدل ، مانند شرایطی که چگالش در یک سمت و جوشش در سمت دیگر سطح انتقال گرما است ، اتفاق بیفتد. هر چند ، بدون تغییر فاز نیز می توان شکلی از انتقال گرمای جریان دوفاز داشت ، همانطور که بسترهای سیال ، مخلوط گاز و ذرات جامد ، به سطح گرمایی ، یا از آن سطح ، گرما منتقل می کنند.
بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم
بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم
مبدل های حرارتی بر طبق مکانیزم انتقال گرما ، می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند :
1- جابجایی یک فاز در هر دو سمت
2- جابجایی یک فاز در یک سمت ، جابجایی دو فاز در سمت دیگر
3- جابجایی دو فاز در هر دو سمت
در مبدل های حرارتی از قبیل اکونومایزرها ( مبدل هایی که در آن سیال از شرایط مایع مادون اشباع بسمت شرایط مایع اشباع می رود) و گرمکن های هوا در دیگ بخار ، خنک کن های میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای ، رادیاتور خودروها ، ژنراتورها ، خنک کن های روغن ، گرم کن های مورد استفاده در گرمایش اطاقها و غیره ، در هر دو سمت سیال سرد و گرم ، انتقال گرما از طریق جابجایی یک فاز اتفاق می افتد. چگالنده ها ، دیگ های بخار و مولدهای بخار در راکتورهای آب تحت فشار در نیروگاه های هسته ای ، تبخیرکننده ها و رادیاتورهای مورد استفاده در تهویه مطبوع و گرمایش ، دارای مکانیزم های چگالش و جوشش در یکی از سطوح مبدل های حرارتی می باشند. همچنین انتقال گرمای دو فاز می تواند در هر دو سمت مبدل ، مانند شرایطی که چگالش در یک سمت و جوشش در سمت دیگر سطح انتقال گرما است ، اتفاق بیفتد. هر چند ، بدون تغییر فاز نیز می توان شکلی از انتقال گرمای جریان دوفاز داشت ، همانطور که بسترهای سیال ، مخلوط گاز و ذرات جامد ، به سطح گرمایی ، یا از آن سطح ، گرما منتقل می کنند.
بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها
بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها
بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها
مبدل های حرارتی از نوع تماس غیر مستقیم ( مبدل های با انتقال گرما از طریق دیواره ) اغلب بر حسب مشخصات ساختاریشان توصیف می شوند. انواع عمده دسته بندی بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار آن ها ، شامل لوله ای ، صفحه ای و سطح پره دار است.
1- مبدل های لوله ای
این مبدل ها از لوله هایی با مقطع دایره ای ساخته شده اند. یک سیال در داخل لوله ها و سیال دیگر در خارج از لوله جریان دارد. قطر ، تعداد ، طول ، گام و آرایش لوله ها می تواند تغییر کند. بنابراین انعطاف پذیری قابل ملاحظه ای در طراحی آنها وجود دارد.
مبدل های حرارتی لوله ای می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند :
الف- دو لوله ای ( ( Double pipe
ب- پوسته و لوله ( shell and tube )
ج- لوله ای حلزونی ( spiral tube )
الف- مبدل های حرارتی دو لوله ای
مبدل های دو لوله ای معمولی شامل یک لوله است که با اتصالات مناسب بصورت هم مرکز در داخل لوله ای دیگر با قطر بزرگتر قرار می گیرد تا جریان را از مقطعی به مقطع دیگر هدایت کند. مبدل های حرارتی دو لوله ای می توانند با آرایش گوناگون سری و موازی مرتب شوند تا افت فشار و متوسط اختلاف دمای مورد نظر را برآورده سازند. استفاده عمده مبدل های دو لوله ای ، برای گرمایش و سرمایش محسوس سیال های فرآیندی است که در آنها سطوح انتقال گرمای کوچکی ( تا 50 m2) مورد نیاز می باشد. این شکل بندی ، همچنین در حالتیکه یک یا هر دو سیال سرد و گرم ، در فشار زیاد باشند ، مناسب است. عیب اصلی این مبدلها آنست که میزان انتقال گرما در واحد سطح گرمایی آنها کم بوده . به عبارت دیگر برای ظرفیت گرمایی مشخص ، بزرگ و گران قیمت هستند. اگر ضریب انتقال گرما برای سیال عبوری در فضای بین لوله داخلی و خارجی کوچک باشد ، لوله ( یا لوله های ) داخلی دارای پره های طولی می توانند استفاده شوند.
ب- مبدل های حرارتی پوسته و لوله
مبدل های پوسته و لوله ، از لوله های با مقطع دایره ای که در پوسته های استوانه ای بزرگ نصب شده اند ، ساخته می شوند به طوری که محور لوله ها موازی با محور پوسته است. این مبدل ها به صورت وسیعی به عنوان خنک کن های روغن ، چگالنده ها و پیش گرمکن ها در نیروگاه ها ، و به عنوان مولدهای بخار در نیروگاه های هسته ای و در کاربرد های صنایع فرآیندی و شیمیایی استفاده می شوند.
در مبدل های دارای بافل ( تیغه ها و صفحات هدایت کننده جریان ) ، جریان سمت پوسته به صورت متقاطع با لوله ها در بین دو بافل مجاور جهت داده می شود و در حالیکه از فاصله مابین دو بافل به فاصله بعدی منتقل می شود ، موازی با لوله ها ، جهت می یابد. بسته به کاربرد مبدل های حرارتی پوسته و لوله ، تفاوت زیادی در شکل و ساختمان آنها وجود دارد.
اهداف اصلی طراحی در این مبدل ها ، در نظر گرفتن انبساط حرارتی پوسته و لوله ها ، تمیز کردن آسان مجموعه ، و در صورت با اهمیت نبودن سایر جنبه ها ، کم هزینه ترین روش ساخت و تولید آنهاست.
در مبدل های حرارتی پوسته و لوله با صفحه لوله های ثابت( Fixed tube sheet ) ، پوسته به صفحه لوله جوش داده شده است و هیچ گونه دسترسی به خارج از دسته لوله ، برای تمیز کاری وجود ندارد. این انتخاب کم هزینه و دارای انبساط گرمایی محدود است که می تواند اندکی توسط فانوسی های انبساط ، افزایش یابد. در این نوع از مبدلها ، تمیز کردن لوله ها ، ساده است.
مبدل های حرارتی پوسته و لوله با دسته لوله U شکل دارای کم هزینه ترین ساختار است ، زیرا در آن فقط به یک صفحه لوله نیاز است. سطح داخلی لوله ها به دلیل خم U شکل تند ، نمیتواند با وسایل مکانیکی تمیز شود. در این مبدل ها تعداد زوجی از گذرهای لوله به کار می رود ولی محدودیتی از نظر انبساط گرمایی وجود ندارد.
آرایش های مختلف جریان در سمت پوسته و لوله ، بسته به ظرفیت گرمایی ، افت فشار ، سطح فشار ، تشکیل رسوب ، شیوه های ساخت و هزینه بری ، کنترل خوردگی و مسائل تمیز کاری ، استفاده می شوند. بافل ها برای افزایش ضریب انتقال حرارت در سمت پوسته و برای نگه داشتن لوله ها استفاده میگردند. مبدل های پوسته و لوله ، بر حسب نیاز ، برای هر ظرفیت و شرایط کارکرد ، طراحی می شوند. این مشخصه مبدل های پوسته و لوله ، متفاوت با بسیاری از انواع دیگر مبدل ها می باشد.
ج- مبدل های حرارتی لوله ای حلزونی
این مبدل ها شامل کویل هایی هستند که به صورت حلزونی پیچانده شده و در یک پوسته قرار گرفته اند و یا به صورت چگالنده های هم مرکز و تبخیر کننده های هم مرکز هستند که در سیستم های تبرید استفاده می شوند. ضریب انتقال گرما ، در لوله حلزونی در مقایسه با لوله مستقیم ، بیشتر است. این مبدل ها، برای انبساط گرمایی و سیال های تمیز مناسب هستند ، زیرا تمیز کردن آنها تقریبا غیر ممکن است.
بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها
بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها
مبدل های حرارتی از نوع تماس غیر مستقیم ( مبدل های با انتقال گرما از طریق دیواره ) اغلب بر حسب مشخصات ساختاریشان توصیف می شوند. انواع عمده دسته بندی بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار آن ها ، شامل لوله ای ، صفحه ای و سطح پره دار است.
1- مبدل های لوله ای
این مبدل ها از لوله هایی با مقطع دایره ای ساخته شده اند. یک سیال در داخل لوله ها و سیال دیگر در خارج از لوله جریان دارد. قطر ، تعداد ، طول ، گام و آرایش لوله ها می تواند تغییر کند. بنابراین انعطاف پذیری قابل ملاحظه ای در طراحی آنها وجود دارد.
مبدل های حرارتی لوله ای می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند :
الف- دو لوله ای ( ( Double pipe
ب- پوسته و لوله ( shell and tube )
ج- لوله ای حلزونی ( spiral tube )
الف- مبدل های حرارتی دو لوله ای
مبدل های دو لوله ای معمولی شامل یک لوله است که با اتصالات مناسب بصورت هم مرکز در داخل لوله ای دیگر با قطر بزرگتر قرار می گیرد تا جریان را از مقطعی به مقطع دیگر هدایت کند. مبدل های حرارتی دو لوله ای می توانند با آرایش گوناگون سری و موازی مرتب شوند تا افت فشار و متوسط اختلاف دمای مورد نظر را برآورده سازند. استفاده عمده مبدل های دو لوله ای ، برای گرمایش و سرمایش محسوس سیال های فرآیندی است که در آنها سطوح انتقال گرمای کوچکی ( تا 50 m2) مورد نیاز می باشد. این شکل بندی ، همچنین در حالتیکه یک یا هر دو سیال سرد و گرم ، در فشار زیاد باشند ، مناسب است. عیب اصلی این مبدلها آنست که میزان انتقال گرما در واحد سطح گرمایی آنها کم بوده . به عبارت دیگر برای ظرفیت گرمایی مشخص ، بزرگ و گران قیمت هستند. اگر ضریب انتقال گرما برای سیال عبوری در فضای بین لوله داخلی و خارجی کوچک باشد ، لوله ( یا لوله های ) داخلی دارای پره های طولی می توانند استفاده شوند.
ب- مبدل های حرارتی پوسته و لوله
مبدل های پوسته و لوله ، از لوله های با مقطع دایره ای که در پوسته های استوانه ای بزرگ نصب شده اند ، ساخته می شوند به طوری که محور لوله ها موازی با محور پوسته است. این مبدل ها به صورت وسیعی به عنوان خنک کن های روغن ، چگالنده ها و پیش گرمکن ها در نیروگاه ها ، و به عنوان مولدهای بخار در نیروگاه های هسته ای و در کاربرد های صنایع فرآیندی و شیمیایی استفاده می شوند.
در مبدل های دارای بافل ( تیغه ها و صفحات هدایت کننده جریان ) ، جریان سمت پوسته به صورت متقاطع با لوله ها در بین دو بافل مجاور جهت داده می شود و در حالیکه از فاصله مابین دو بافل به فاصله بعدی منتقل می شود ، موازی با لوله ها ، جهت می یابد. بسته به کاربرد مبدل های حرارتی پوسته و لوله ، تفاوت زیادی در شکل و ساختمان آنها وجود دارد.
اهداف اصلی طراحی در این مبدل ها ، در نظر گرفتن انبساط حرارتی پوسته و لوله ها ، تمیز کردن آسان مجموعه ، و در صورت با اهمیت نبودن سایر جنبه ها ، کم هزینه ترین روش ساخت و تولید آنهاست.
در مبدل های حرارتی پوسته و لوله با صفحه لوله های ثابت( Fixed tube sheet ) ، پوسته به صفحه لوله جوش داده شده است و هیچ گونه دسترسی به خارج از دسته لوله ، برای تمیز کاری وجود ندارد. این انتخاب کم هزینه و دارای انبساط گرمایی محدود است که می تواند اندکی توسط فانوسی های انبساط ، افزایش یابد. در این نوع از مبدلها ، تمیز کردن لوله ها ، ساده است.
مبدل های حرارتی پوسته و لوله با دسته لوله U شکل دارای کم هزینه ترین ساختار است ، زیرا در آن فقط به یک صفحه لوله نیاز است. سطح داخلی لوله ها به دلیل خم U شکل تند ، نمیتواند با وسایل مکانیکی تمیز شود. در این مبدل ها تعداد زوجی از گذرهای لوله به کار می رود ولی محدودیتی از نظر انبساط گرمایی وجود ندارد.
آرایش های مختلف جریان در سمت پوسته و لوله ، بسته به ظرفیت گرمایی ، افت فشار ، سطح فشار ، تشکیل رسوب ، شیوه های ساخت و هزینه بری ، کنترل خوردگی و مسائل تمیز کاری ، استفاده می شوند. بافل ها برای افزایش ضریب انتقال حرارت در سمت پوسته و برای نگه داشتن لوله ها استفاده میگردند. مبدل های پوسته و لوله ، بر حسب نیاز ، برای هر ظرفیت و شرایط کارکرد ، طراحی می شوند. این مشخصه مبدل های پوسته و لوله ، متفاوت با بسیاری از انواع دیگر مبدل ها می باشد.
ج- مبدل های حرارتی لوله ای حلزونی
این مبدل ها شامل کویل هایی هستند که به صورت حلزونی پیچانده شده و در یک پوسته قرار گرفته اند و یا به صورت چگالنده های هم مرکز و تبخیر کننده های هم مرکز هستند که در سیستم های تبرید استفاده می شوند. ضریب انتقال گرما ، در لوله حلزونی در مقایسه با لوله مستقیم ، بیشتر است. این مبدل ها، برای انبساط گرمایی و سیال های تمیز مناسب هستند ، زیرا تمیز کردن آنها تقریبا غیر ممکن است.
2- مبدل های حرارتی صفحه ای
مبدل های حرارتی صفحه ای ، از صفحات نازک که کانال های جریان را تشکیل می دهد ، ساخته می شوند. جریان های سیال ، توسط صفحات مسطح که یا به صورت صاف و یا موجدار هستند ، از هم جدا می شوند. این مبدل ها برای انتقال گرما بین گاز ، مایع یا جریان های دو فاز ، استفاده می شوند. این مبدل ها می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند :
الف- صفحه ای واشردار ( Gasketed-plat )
ب- صفحه ای حلزونی ( Spiral plat )
ج- لاملا ( Lamella )
الف- مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار
مبدل های صفحه ای واشردار شامل تعدادی از صفحات نازک با سطح چین دار یا موج دار است که سیال های گرم و سرد را از یکدیگر جدا می کند. صفحات دارای قطعاتی در گوشه ها هستند که به نحوی آرایش داده شده اند که دو ماده ای که باید گرما بین آنها مبادله شود ، یکی در میان فضای صفحات ، جریان یابند. طراحی و واشر بندی مناسب ، امکان آن را ایجاد می کند که مجموعه ای از صفحات ، توسط پیچ ها که از صفحات ابتدا و انتها نیز می گذرند ، در کنار یکدیگر نگه داشته شوند. واشرها از نشتی به بیرون جلوگیری می کنند و سیال ها را در صفحات ، به شکل مورد نظر ، هدایت می نمایند. شکل جریان ، عموماً به نحوی انتخاب می شود که جریان سیال ها در خلاف جهت یکدیگر باشند. مبدل های صفحه ای معمولا به جریان سیال با فشار پایین تر از bar25 و دمای کمتر از حدود 250درجه سانتیگراد محدود می شوند. جریان قوی گردابه ای موجب بزرگ بودن ضرایب انتقال گرما و افت فشارها می گردد ، بعلاوه بزرگ بودن تنش برشی موضعی ، باعث کاهش تشکیل رسوب می شود. این مبدل ها ، سطح انتقال حرارتی نسبتاً فشرده و با وزن کم ایجاد می کنند. دما و فشار آنها به دلیل جزئیات ساخت و واشربندی ، محدود هستند. این مبدل ها به آسانی تمیز .و استریلیزه میشوند زیرا می توانند کاملا از یکدیگر باز و جدا گردند و بنابراین استفاده گسترده ای در صنایع غذایی دارند.
ب- مبدل های حرارتی صفحه ای حلزونی
مبدل های صفحه ای حلزونی ، با پیچاندن دو صفحه بلند موازی به شکل یک حلزونی با استفاده از یک میله اصلی ( مندرل ) و جوش دادن لبه های صفحات مجاور به صورتی که یک کانال را تشکیل دهند ، شکل داده می شوند. فاصله بین صفحات فلزی در هر دو کانال حلزونی ، با استفاده از پین های فاصله انداز که به ورق فلزی جوش می شوند ، حفظ می شود. طول پین های فاصله انداز می تواند بین 5 تا 20mm تغییر کند. به همین دلیل است که با توجه به نرخ جریان ، می توان فواصل مختلفی برای کانال انتخاب کرد. این بدان معناست که شرایط جریان ایده آل و بنابراین کوچکترین سطوح گرمایش ممکن ، بدست می آیند.
در هر یک از دو مسیر حلزونی ، یک جریان ثانویه ایجاد می شود که انتقال گرما را افزایش ، و تشکیل رسوب را کاهش می دهد. این مبدل ها کاملا فشرده هستند ولی به دلیل ساخت خاص خود ، نسبتاً گران قیمت می باشند.
سطح انتقال گرما برای این مبدل ها ، در محدوده 0.5 تا 500متر مربع می باشد. حداکثر فشار کارکرد( تا 15 bar) و دمای کارکرد ( تا 500درجه سانتیگراد ) در این مبدل ها محدود هستند.
مبدل های حرارتی حلزونی به ویژه در کاربرد سیال لجن آلود ، مایعات لزج و مایعاتی با ذرات جامد معلق شامل ذرات بزرگ و جریان دو فازی مایع- جامد ، استفاده می شوند. مبدل های حلزونی ، در سه نوع اصلی که در اتصالات و آرایش های جریان ، تفاوت دارند ، ساخته می شود.
ج- مبدل های حرارتی لاملا
مبدل های حرارتی لاملا ( ریمن ) شامل مجموعه کانال های ساخته شده از صفحات فلزی نازک است که به طور موازی جوشکاری شده اند و یا به شکل لاملا ( لوله های تخت یا کانال های مستطیلی ) می باشند که به صورت طولی در یک پوسته قرار گرفته اند. این مبدل ، شکل اصلاح شده ای از مبدل های حرارتی پوسته و لوله با صفحه لوله شناور است ، لوله های تخت شده که به آن ها لاملا نیز گفته میشود ، از دو صفحه باریک که برش خورده و در عملیاتی پیوسته ، به یکدیگر جوش نقطه ای یا درزی شده اند ، ساخته شده است . شکل دهی خاص صفحات باریک ، فضای داخل لاملاها را ایجاد می کند و برجستگی هایی به سمت خارج ، بیرون می زند که به صورت فاصله دهنده ، بین لاملاها ، برای ایجاد مقاطع جریان در سمت پوسته بکار می رود. لاملاها در هر دو انتها با قرار دادن میله های فولادی در وسط آنها به یکدیگر جوش می شوند.
اندازه میله های فولادی بسته به فاصله مرد نیاز بین لاملاها دارد. هر دو انتهای دسته لاملا بوسیله جوش های محیطی ، به درپوش کانال متصل می شوند که آن هم خود ، در انتهای خارجی به نازل ورودی و خروجی جوش شده است. بنابراین سمت لاملا کاملاً توسط جوشها آب بندی شده است.
سطوح ما بین لاملاها برای تمیز کاری شیمیایی مناسب هستند بنابراین سیال های رسوب دهنده باید در سمت پوسته جریان یابند. جریان سمت پوسته عموماً یک گذر حول صفحات است و به صورت طولی در فضای بین کانال ها جریان می یابد. هیچگونه بافلی در سمت پوسته وجود ندارد و بنابراین مبدل های لاملا می توانند برای آرایش جریان مخالف جهت واقعی در نظر گرفته شوند. به دلیل آشفتگی زیاد جریان ، توزیع یکنواخت جریان و سطوح صاف ، لاملاها به سادگی رسوب نمی گیرند.
دسته صفحه می تواند به راحتی برای بازرسی و تمیز کاری بیرون آورده شود . این طرح دارای ظرفیت تحمل فشار تا 35 bar و تحمل دما تا 200 درجه سانتیگراد برای واشرهای تفلون و 500 درجه سانتیگراد برای واشرهای آزبست می باشد.
مبدل های حرارتی صفحه ای ، از صفحات نازک که کانال های جریان را تشکیل می دهد ، ساخته می شوند. جریان های سیال ، توسط صفحات مسطح که یا به صورت صاف و یا موجدار هستند ، از هم جدا می شوند. این مبدل ها برای انتقال گرما بین گاز ، مایع یا جریان های دو فاز ، استفاده می شوند. این مبدل ها می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند :
الف- صفحه ای واشردار ( Gasketed-plat )
ب- صفحه ای حلزونی ( Spiral plat )
ج- لاملا ( Lamella )
الف- مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار
مبدل های صفحه ای واشردار شامل تعدادی از صفحات نازک با سطح چین دار یا موج دار است که سیال های گرم و سرد را از یکدیگر جدا می کند. صفحات دارای قطعاتی در گوشه ها هستند که به نحوی آرایش داده شده اند که دو ماده ای که باید گرما بین آنها مبادله شود ، یکی در میان فضای صفحات ، جریان یابند. طراحی و واشر بندی مناسب ، امکان آن را ایجاد می کند که مجموعه ای از صفحات ، توسط پیچ ها که از صفحات ابتدا و انتها نیز می گذرند ، در کنار یکدیگر نگه داشته شوند. واشرها از نشتی به بیرون جلوگیری می کنند و سیال ها را در صفحات ، به شکل مورد نظر ، هدایت می نمایند. شکل جریان ، عموماً به نحوی انتخاب می شود که جریان سیال ها در خلاف جهت یکدیگر باشند. مبدل های صفحه ای معمولا به جریان سیال با فشار پایین تر از bar25 و دمای کمتر از حدود 250درجه سانتیگراد محدود می شوند. جریان قوی گردابه ای موجب بزرگ بودن ضرایب انتقال گرما و افت فشارها می گردد ، بعلاوه بزرگ بودن تنش برشی موضعی ، باعث کاهش تشکیل رسوب می شود. این مبدل ها ، سطح انتقال حرارتی نسبتاً فشرده و با وزن کم ایجاد می کنند. دما و فشار آنها به دلیل جزئیات ساخت و واشربندی ، محدود هستند. این مبدل ها به آسانی تمیز .و استریلیزه میشوند زیرا می توانند کاملا از یکدیگر باز و جدا گردند و بنابراین استفاده گسترده ای در صنایع غذایی دارند.
ب- مبدل های حرارتی صفحه ای حلزونی
مبدل های صفحه ای حلزونی ، با پیچاندن دو صفحه بلند موازی به شکل یک حلزونی با استفاده از یک میله اصلی ( مندرل ) و جوش دادن لبه های صفحات مجاور به صورتی که یک کانال را تشکیل دهند ، شکل داده می شوند. فاصله بین صفحات فلزی در هر دو کانال حلزونی ، با استفاده از پین های فاصله انداز که به ورق فلزی جوش می شوند ، حفظ می شود. طول پین های فاصله انداز می تواند بین 5 تا 20mm تغییر کند. به همین دلیل است که با توجه به نرخ جریان ، می توان فواصل مختلفی برای کانال انتخاب کرد. این بدان معناست که شرایط جریان ایده آل و بنابراین کوچکترین سطوح گرمایش ممکن ، بدست می آیند.
در هر یک از دو مسیر حلزونی ، یک جریان ثانویه ایجاد می شود که انتقال گرما را افزایش ، و تشکیل رسوب را کاهش می دهد. این مبدل ها کاملا فشرده هستند ولی به دلیل ساخت خاص خود ، نسبتاً گران قیمت می باشند.
سطح انتقال گرما برای این مبدل ها ، در محدوده 0.5 تا 500متر مربع می باشد. حداکثر فشار کارکرد( تا 15 bar) و دمای کارکرد ( تا 500درجه سانتیگراد ) در این مبدل ها محدود هستند.
مبدل های حرارتی حلزونی به ویژه در کاربرد سیال لجن آلود ، مایعات لزج و مایعاتی با ذرات جامد معلق شامل ذرات بزرگ و جریان دو فازی مایع- جامد ، استفاده می شوند. مبدل های حلزونی ، در سه نوع اصلی که در اتصالات و آرایش های جریان ، تفاوت دارند ، ساخته می شود.
ج- مبدل های حرارتی لاملا
مبدل های حرارتی لاملا ( ریمن ) شامل مجموعه کانال های ساخته شده از صفحات فلزی نازک است که به طور موازی جوشکاری شده اند و یا به شکل لاملا ( لوله های تخت یا کانال های مستطیلی ) می باشند که به صورت طولی در یک پوسته قرار گرفته اند. این مبدل ، شکل اصلاح شده ای از مبدل های حرارتی پوسته و لوله با صفحه لوله شناور است ، لوله های تخت شده که به آن ها لاملا نیز گفته میشود ، از دو صفحه باریک که برش خورده و در عملیاتی پیوسته ، به یکدیگر جوش نقطه ای یا درزی شده اند ، ساخته شده است . شکل دهی خاص صفحات باریک ، فضای داخل لاملاها را ایجاد می کند و برجستگی هایی به سمت خارج ، بیرون می زند که به صورت فاصله دهنده ، بین لاملاها ، برای ایجاد مقاطع جریان در سمت پوسته بکار می رود. لاملاها در هر دو انتها با قرار دادن میله های فولادی در وسط آنها به یکدیگر جوش می شوند.
اندازه میله های فولادی بسته به فاصله مرد نیاز بین لاملاها دارد. هر دو انتهای دسته لاملا بوسیله جوش های محیطی ، به درپوش کانال متصل می شوند که آن هم خود ، در انتهای خارجی به نازل ورودی و خروجی جوش شده است. بنابراین سمت لاملا کاملاً توسط جوشها آب بندی شده است.
سطوح ما بین لاملاها برای تمیز کاری شیمیایی مناسب هستند بنابراین سیال های رسوب دهنده باید در سمت پوسته جریان یابند. جریان سمت پوسته عموماً یک گذر حول صفحات است و به صورت طولی در فضای بین کانال ها جریان می یابد. هیچگونه بافلی در سمت پوسته وجود ندارد و بنابراین مبدل های لاملا می توانند برای آرایش جریان مخالف جهت واقعی در نظر گرفته شوند. به دلیل آشفتگی زیاد جریان ، توزیع یکنواخت جریان و سطوح صاف ، لاملاها به سادگی رسوب نمی گیرند.
دسته صفحه می تواند به راحتی برای بازرسی و تمیز کاری بیرون آورده شود . این طرح دارای ظرفیت تحمل فشار تا 35 bar و تحمل دما تا 200 درجه سانتیگراد برای واشرهای تفلون و 500 درجه سانتیگراد برای واشرهای آزبست می باشد.
3- مبدل های حرارتی با سطوح پره دار
مبدل های حرارتی با سطوح پره دار ، دارای پره ها و یا ضمائمی در سطح اصلی ( لوله ای یا صفحه ای ) انتقال گرما به منظور افزایش این سطح می باشند. از آنجا که ضریب انتقال گرما در سمت گاز بسیار کوچکتر از سمت مایع است ، سطوح انتقال گرمای پره دار ، در سمت گاز برای افزایش سطوح انتقال گرما استفاده می شوند. پره ها به صورت وسیع در مبدل های حرارتی گاز – گاز یا گاز – مایع در جایی که ضریب انتقال گرما در یک یا هر دو سمت کوچک باشد و به مبدل های حرارتی فشرده نیاز باشد استفاده می گردند. دو نوع از رایج ترین مبدل های حرارتی دارای صفحات پره دا عبارتند از :
الف- مبدل های صفحه ای پره دار
ب- مبدل های لوله ای پره دار
الف- مبدل های صفحه ای پره دار
نوع مبدل های صفحه ای پره دار عمدتاً برای کاربردهای گاز- گاز و مبدل های لوله ای پره دار برای کاربردهای مایع- گاز استفاده می شوند. در اکثر کاربردها ( ماشین های باری ، اتومبیل ها و هواپیماها ) کاهش جرم و حجم مبدل از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به دلیل دست یافتن به این کاهش حجم و وزن ، مبدل های حرارتی فشرده همچنین به صورت وسیع در تبرید با دمای خیلی کم ( کرایوژنیک ) ، بازیابی انرژی ، صنایع فرآیندی ، تبرید وسیستم های تهویه استفاده می گردند.
جریان های سیال با صفحات تخت که بین آن ها پره های موج دار قرار داده شده اند ، از هم جدا می شوند. آن ها می توانند با توجه به جریان های سیال با شکل بندی های متفاوت آرایش داده شوند . این واحد های بسیار فشرده دارای سطح انتقال گرما در واحد حجم حدود متر مربع 2000 میباشند. صفحات عموماً دارای ضخامت 0.5 تا mm 1 و پره ها دارای ضخامت 0.15 تا mm 0.75 می باشند. کل مبدل از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است و اجزاء مختلف ، در حمام نمک یا کوره خلاء به یکدیگر لحیم می شوند.
ورق های موج دار که بین صفحات تخت قرار داده شده اند ، باعث ایجاد سطح انتقال گرمای بیشتر می شوند و هم تکیه گاهی برای صفحات تخت ایجاد می کنند. شکل های مختلف بسیاری از ورق های موجدار در این مبدل ها استفاده می شوند ولی رایجترین آنها عبارتند از : پره ساده ، پره ساده سوراخدار ، پره دندانه ای یا کنگره ای ، پره جناغی یا موجی شکل.
با استفاده از پره ها که در راستای جریان پیوسته نباشند ، لایه های مرزی کاملاً شکسته می شوند و بهم می خورند ، اگر سطح در راستای جریان دارای موج باشد ، لایه های مرزی یا نازک می گردند و یا قطع می شوند که نتیجه آن ضرایب بزرگتر انتقال گرما و افت فشار بزرگتر است.
کانال های جریان در مبدل های صفحه ای پره دار کوچک هستند که بدین معناست که سرعت جرمی جریان در آنها نیز باید کوچک باشد ( 10 تا 300متر مربع ) تا از افت فشار اضافی ، اجتناب شود. این موضوع کانال را مستعد برای تشکیل رسوب نماید ، با توجه به این موضوع که این مبدلها نمی توانند به صورت مکانیکی تمیز شوند ، استفاده از این مبدل های صفحه ای پره دار منحصر به سیال های تمیز است. آنها به وفور برای مصارف چگالش در واحدهای مایع سازی هوا استفاده می شوند.
مبدل های صفحه ای پره دار برای استفاده در توربین های گاز ، نیروگاههای مرسوم و هسته ای ، مهندسی پیشرانه (هواپیماها ، ماشین های باری و خودروها) ، تبرید ، گرمایش ، تهویه و تهویه مطبوع ، سیستم های بازیابی گرمای اضافه ، صنایع شیمیایی و سرمایش وسایل الکترونیکی بوجود آمده اند.
ب- مبدل های لوله ای پره دار
این مبدل ها شامل آرایه ای از لوله ها با پره هایی که در سمت بیرونی ثابت شده اند ، می باشد. پره های سمت خارجی لوله ها ممکن است عمود بر محور لوله ها ، اریب یا مارپیچ نسبت به محور ، یا طولی (محوری) و در امتداد محور لوله باشند. پره های طولی معمولاً در مبدل های دو لوله ای یا پوسته و لوله ای که دارای بافل نیستند استفاده می شوند.
در مبدل های لوله ای پره دار عموماً لوله هایی با مقاطع گرد ، مستطیلی یا بیضوی استفاده می شوند. پره ها با لحیم کاری ، جوش برنجی ، جوشکاری ، اکستروژن ، جا زدن مکانیکی ، پیچاندن کششی و غیره به لوله وصل می شوند. این مبدل ها بطور متداول در سیستم های گرمایش ، تهویه ، تبرید و تهویه مطبوع استفاده می شوند. سطوح داخلی در سمت لوله ها عموماً در چگالنده ها و تبخیر کننده های سیستم های تبرید استفاده می گردند.
چگالنده های خنک شونده با هوا و دیگ های بخار بازیافت ، مبدل های حرارتی لوله ای پره دار هستند که شامل یک دسته افقی از لوله ها است که هوا یا گاز از میان لوله ها و متقاطع با آن ها در سمت خارجی دمیده می شود و چگالش یا جوشش ، در سمت داخل لوله ها اتفاق می افتد.
مبدل های حرارتی با سطوح پره دار ، دارای پره ها و یا ضمائمی در سطح اصلی ( لوله ای یا صفحه ای ) انتقال گرما به منظور افزایش این سطح می باشند. از آنجا که ضریب انتقال گرما در سمت گاز بسیار کوچکتر از سمت مایع است ، سطوح انتقال گرمای پره دار ، در سمت گاز برای افزایش سطوح انتقال گرما استفاده می شوند. پره ها به صورت وسیع در مبدل های حرارتی گاز – گاز یا گاز – مایع در جایی که ضریب انتقال گرما در یک یا هر دو سمت کوچک باشد و به مبدل های حرارتی فشرده نیاز باشد استفاده می گردند. دو نوع از رایج ترین مبدل های حرارتی دارای صفحات پره دا عبارتند از :
الف- مبدل های صفحه ای پره دار
ب- مبدل های لوله ای پره دار
الف- مبدل های صفحه ای پره دار
نوع مبدل های صفحه ای پره دار عمدتاً برای کاربردهای گاز- گاز و مبدل های لوله ای پره دار برای کاربردهای مایع- گاز استفاده می شوند. در اکثر کاربردها ( ماشین های باری ، اتومبیل ها و هواپیماها ) کاهش جرم و حجم مبدل از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به دلیل دست یافتن به این کاهش حجم و وزن ، مبدل های حرارتی فشرده همچنین به صورت وسیع در تبرید با دمای خیلی کم ( کرایوژنیک ) ، بازیابی انرژی ، صنایع فرآیندی ، تبرید وسیستم های تهویه استفاده می گردند.
جریان های سیال با صفحات تخت که بین آن ها پره های موج دار قرار داده شده اند ، از هم جدا می شوند. آن ها می توانند با توجه به جریان های سیال با شکل بندی های متفاوت آرایش داده شوند . این واحد های بسیار فشرده دارای سطح انتقال گرما در واحد حجم حدود متر مربع 2000 میباشند. صفحات عموماً دارای ضخامت 0.5 تا mm 1 و پره ها دارای ضخامت 0.15 تا mm 0.75 می باشند. کل مبدل از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است و اجزاء مختلف ، در حمام نمک یا کوره خلاء به یکدیگر لحیم می شوند.
ورق های موج دار که بین صفحات تخت قرار داده شده اند ، باعث ایجاد سطح انتقال گرمای بیشتر می شوند و هم تکیه گاهی برای صفحات تخت ایجاد می کنند. شکل های مختلف بسیاری از ورق های موجدار در این مبدل ها استفاده می شوند ولی رایجترین آنها عبارتند از : پره ساده ، پره ساده سوراخدار ، پره دندانه ای یا کنگره ای ، پره جناغی یا موجی شکل.
با استفاده از پره ها که در راستای جریان پیوسته نباشند ، لایه های مرزی کاملاً شکسته می شوند و بهم می خورند ، اگر سطح در راستای جریان دارای موج باشد ، لایه های مرزی یا نازک می گردند و یا قطع می شوند که نتیجه آن ضرایب بزرگتر انتقال گرما و افت فشار بزرگتر است.
کانال های جریان در مبدل های صفحه ای پره دار کوچک هستند که بدین معناست که سرعت جرمی جریان در آنها نیز باید کوچک باشد ( 10 تا 300متر مربع ) تا از افت فشار اضافی ، اجتناب شود. این موضوع کانال را مستعد برای تشکیل رسوب نماید ، با توجه به این موضوع که این مبدلها نمی توانند به صورت مکانیکی تمیز شوند ، استفاده از این مبدل های صفحه ای پره دار منحصر به سیال های تمیز است. آنها به وفور برای مصارف چگالش در واحدهای مایع سازی هوا استفاده می شوند.
مبدل های صفحه ای پره دار برای استفاده در توربین های گاز ، نیروگاههای مرسوم و هسته ای ، مهندسی پیشرانه (هواپیماها ، ماشین های باری و خودروها) ، تبرید ، گرمایش ، تهویه و تهویه مطبوع ، سیستم های بازیابی گرمای اضافه ، صنایع شیمیایی و سرمایش وسایل الکترونیکی بوجود آمده اند.
ب- مبدل های لوله ای پره دار
این مبدل ها شامل آرایه ای از لوله ها با پره هایی که در سمت بیرونی ثابت شده اند ، می باشد. پره های سمت خارجی لوله ها ممکن است عمود بر محور لوله ها ، اریب یا مارپیچ نسبت به محور ، یا طولی (محوری) و در امتداد محور لوله باشند. پره های طولی معمولاً در مبدل های دو لوله ای یا پوسته و لوله ای که دارای بافل نیستند استفاده می شوند.
در مبدل های لوله ای پره دار عموماً لوله هایی با مقاطع گرد ، مستطیلی یا بیضوی استفاده می شوند. پره ها با لحیم کاری ، جوش برنجی ، جوشکاری ، اکستروژن ، جا زدن مکانیکی ، پیچاندن کششی و غیره به لوله وصل می شوند. این مبدل ها بطور متداول در سیستم های گرمایش ، تهویه ، تبرید و تهویه مطبوع استفاده می شوند. سطوح داخلی در سمت لوله ها عموماً در چگالنده ها و تبخیر کننده های سیستم های تبرید استفاده می گردند.
چگالنده های خنک شونده با هوا و دیگ های بخار بازیافت ، مبدل های حرارتی لوله ای پره دار هستند که شامل یک دسته افقی از لوله ها است که هوا یا گاز از میان لوله ها و متقاطع با آن ها در سمت خارجی دمیده می شود و چگالش یا جوشش ، در سمت داخل لوله ها اتفاق می افتد.
اصول طراحی مبدل های حرارتی
طراحی برای تهیه یک سیستم مهندسی ، بخشی از آن یا تنها یک مؤلفه سیستم ، در جایگاه بسیار بالایی قرار دارد. توصیف یک سیستم مهندسی بیانگر مشخصات مهم ساختار سیستم، اندازه سیستم، عملکرد سیستم و سایر مشخصاتی که برای ساخت و بهره برداری بسیار مهمند ، می باشد . این موضوع می تواند با استفاده از روش و اصول طراحی محقق گردد.
از فرمول بندی چشم انداز این فعالیت ، کاملا مشخص است که روش طراحی دارای ساختار پیچیده ای است و از این گذشته، روش طراحی برای یک مبدل حرارتی به عنوان یک مؤلفه ، باید با طراحی چرخه عمر یک سیستم سازگار باشد. طراحی چرخه عمر ملاحظات زیر را فرض کرده است :
o فرمول بندی مسئله ( از جمله تعامل با مشتری)
o توسعه مفهوم ( انتخاب انواع طراحی ها، طراحی اولیه)
o طراحی دقیق مبدل(انجام همه محاسبات طراحی و مد نظر قرار دادن همه ملاحظات )
o ساخت و تولید
o ملاحظات بهره برداری ( کارکرد ، در دسترس بودن ، فرسوده شدن و غیره)
شکل 1- روش و اصول طراحی مبدل حرارتیدر مرحله نخست یک مهندس باید به تعیین مشخصات تجهیزات و اهداف کلی طراحی سیستم مبادرت ورزد که این باید بر اساس درکی درست از نیازهای مشتری باشد. اگر موضوع به درستی فرمول بندی گردد و مهندس همه مؤلفه ها را در طراحی سیستم مورد ارزیابی قرار دهد و یک یا چند راه حل طراحی عملی را برای خود مدنظر قرار دهد در آن صورت بر اساس این تحلیل و ارزیابی ها می تواند اندازه گیری های دقیق ، برآورد هزینه ها و بهینه سازی ها را انجام دهد که این کار موجب می شود تا بهترین راه حل برای طراحی پیشنهاد گردد. به طور مشابه ، ملاحظات مهندسی پروژه اعم از ساخت و تولید باید مد نظر قرار داده شود. موضوع مربوط به راه اندازی، حمل و نقل، کارکرد در شرایط پایدار و نهایتا فرسوده شدن و احتمالا بازیافت هم باید مد نظر مهندس طراح قرار گیرند . تیم طراحی با در نظر گرفتن همه موارد سعی در برآورده کردن همه نیازها می کند ، همه محدودیت های احتمالی را شبیه سازی می نماید و چندین بار مراحل گوناگون را تکرار می کند تا اینکه مشکلی باقی نماند و همه خواسته ها برآورده شوند. در چارچوب این فعالیت ها، یک روش خاص طراحی ایجاد می گردد.
یک متدولوژی برای طراحی یک مبدل حرارتی در شکل 1 نشان داده شده است . این طراحی توسط آقایان کیز و لندن (1998) ، تابورک (1988) و شاه (1982)برای مبدل های حرارتی فشرده انجام شده است. این فرآیند طراحی را می توان به عنوان یک مطالعه موردی مد نظر قرار داد.
اصول و روش های طراحی مبدل های حرارتی شامل موارد زیر است :
o تعیین مشخصات فرآیند و طراحی
o طراحی حرارتی و هیدرولیک
o طراحی مکانیکی
o محاسبات مربوط به هزینه و ساخت
o فاکتورهای سنجش و بهینه سازی سیستم
محاسبه موارد بالا اکثرا به یکدیگر مرتبط و بر هم تاثیر گذارند و برای رسیدن به طراحی بهینه باید همزمان مد نظر قرار گیرند و حتی ممکن است قبل از طراحی چند بار تکرار انجام شود تا مشکلی پیش نیاید. روش و متدولوژی کلی طراحی فرآیندی بسیار پیچیده است، چون بسیاری از ملاحظات کمی و کیفی باید مورد بررسی قرار گیرند و از این گذشته در محاسبات کمی باید دقت کافی مبذول شود. همچنین باید بر این نکته تأکید شود که بسته به کاربرد ویژه، برخی از موارد و ملاحظات طراحی را حین انجام پروسه باید اعمال کرد، اما این ضرورت همه موارد بالا را در بر نمی گیرد. در ادامه این ملاحظات گسترده با جزئیات بیشتری شرح داده خواهد شد .
جهت مشاهده نشدن تصویر، می توانید شکل را از پیوست دانلود کنید.
طراحی برای تهیه یک سیستم مهندسی ، بخشی از آن یا تنها یک مؤلفه سیستم ، در جایگاه بسیار بالایی قرار دارد. توصیف یک سیستم مهندسی بیانگر مشخصات مهم ساختار سیستم، اندازه سیستم، عملکرد سیستم و سایر مشخصاتی که برای ساخت و بهره برداری بسیار مهمند ، می باشد . این موضوع می تواند با استفاده از روش و اصول طراحی محقق گردد.
از فرمول بندی چشم انداز این فعالیت ، کاملا مشخص است که روش طراحی دارای ساختار پیچیده ای است و از این گذشته، روش طراحی برای یک مبدل حرارتی به عنوان یک مؤلفه ، باید با طراحی چرخه عمر یک سیستم سازگار باشد. طراحی چرخه عمر ملاحظات زیر را فرض کرده است :
o فرمول بندی مسئله ( از جمله تعامل با مشتری)
o توسعه مفهوم ( انتخاب انواع طراحی ها، طراحی اولیه)
o طراحی دقیق مبدل(انجام همه محاسبات طراحی و مد نظر قرار دادن همه ملاحظات )
o ساخت و تولید
o ملاحظات بهره برداری ( کارکرد ، در دسترس بودن ، فرسوده شدن و غیره)
شکل 1- روش و اصول طراحی مبدل حرارتی
یک متدولوژی برای طراحی یک مبدل حرارتی در شکل 1 نشان داده شده است . این طراحی توسط آقایان کیز و لندن (1998) ، تابورک (1988) و شاه (1982)برای مبدل های حرارتی فشرده انجام شده است. این فرآیند طراحی را می توان به عنوان یک مطالعه موردی مد نظر قرار داد.
اصول و روش های طراحی مبدل های حرارتی شامل موارد زیر است :
o تعیین مشخصات فرآیند و طراحی
o طراحی حرارتی و هیدرولیک
o طراحی مکانیکی
o محاسبات مربوط به هزینه و ساخت
o فاکتورهای سنجش و بهینه سازی سیستم
محاسبه موارد بالا اکثرا به یکدیگر مرتبط و بر هم تاثیر گذارند و برای رسیدن به طراحی بهینه باید همزمان مد نظر قرار گیرند و حتی ممکن است قبل از طراحی چند بار تکرار انجام شود تا مشکلی پیش نیاید. روش و متدولوژی کلی طراحی فرآیندی بسیار پیچیده است، چون بسیاری از ملاحظات کمی و کیفی باید مورد بررسی قرار گیرند و از این گذشته در محاسبات کمی باید دقت کافی مبذول شود. همچنین باید بر این نکته تأکید شود که بسته به کاربرد ویژه، برخی از موارد و ملاحظات طراحی را حین انجام پروسه باید اعمال کرد، اما این ضرورت همه موارد بالا را در بر نمی گیرد. در ادامه این ملاحظات گسترده با جزئیات بیشتری شرح داده خواهد شد .
جهت مشاهده نشدن تصویر، می توانید شکل را از پیوست دانلود کنید.
1- تعیین مشخصات فرآیند و طراحی
مشخصات و ویژگی های فرآیند را می توان یکی از مهمترین مراحل در طراحی مبدل حرارتی عنوان کرد. یک مهندس طراح مبدل حرارتی می تواند با همکاری مهندس طراح سیستم ، ویژگی های هوشمندانه ای را برای یک مبدل حرارتی تعریف کند و سیستم بهینه ای را ایجاد نماید. لازم است همه ویژگی ها و مشخصات هوشمندانه بر اساس نیازهای مشتری ، استانداردهای صنعتی و تجارب مهندس طراح مشخص گردند.
مشخصات طراحی و پروسه شامل همه اطلاعات لازم و مورد نیاز برای طراحی و بهینه سازی مبدل حرارتی تا بتوان از آن برای یک طراحی خاص استفاده کرد. این اطلاعات شامل موارد زیر است : مشخصات مسئله برای شرایط کار، نوع ساختار مبدل، آرایش جریان ها ، جنس موادی که در ساخت مبدل استفاده میشود ، محدودیت های ساخت ، کد ساخت ، ایمنی و حفاظت .
از این گذشته طراحی مبدل حرارتی و مهندس طراح آن باید تمام تلاش خود را بکار گیرند تا مشخصات ورودی مورد نیاز به کمترین میزان کاهش یابد.
الف- مشخصات مسئله
مشخصات مساله اولین و مهمترین ملاحظه ایست که اساس طراحی را شکل می دهد و پس از آن آنالیز عملکرد در شرایطی طراحی انجام میگیرد. مشخصات مسئله شامل تعیین مواردی مثل پارامترهای فرآیندی، شرایط عملیاتی و محیطی است که قرار است مبدل حرارتی در آن به کار گرفته شود. پارامتر های طراحی شامل تعیین نسبت جریان جرم سیال ( شامل انواع سیالات و ویژگی های ترمو فیزیکی آن ها ) ، دماهای ورودی و فشارها ، شدت های جریان ، ترکیب سیال ، کیفیت بخار ، بار حرارتی ، افت فشار مجاز ، نوسانات در دما و فشار ورودی به واسطه تغییرات در پارامترهای پروسه یا محیط ، پارامترهایی مثل اندازه کلی ، وزن ، خواص خورندگی و رسوب زایی سیال ، محدودیت های طراحی از (جمله هزینه ، موادی که باید استفاده شوند ، آرایش و چیدمان جریان ، انواع مبدل حرارتی ) ، شرایط محیط کارکرد ( اعم از ایمنی ، فرسایش ، سطح دما و تاثیرات محیطی )
عواملی که باید در نظر گرفته شود عبارتند از :
شرایط آب و هوایی : حداقل دمای محیط ، میزان بارندگی ( باران ، برف ، تگرگ ) و رطوبت
محیط عملیاتی : مجاورت با دریا ، صحرا ، مناطق قاره ای ، مناطق زلزله خیز ، باد خیز و غبار خیز
نقشه محل : میزان نزدیکی به ساختمان ها یا سایر تجهیزات حرارتی و برودتی ، جهت باد غالب ، طول و میزان لوله کشی های لازم و ....
اگر محدودیت های بسیار زیادی در نظر گرفته شود در آن صورت ممکن است طراحی عملی نباشد که در چنین صورتی لازم است بین پارامترهای مختلف سنجش و سبک و سنگین انجام شود. طراح مبدل حرارتی و مهندس طراح سیستم باید در این مرحله با همکاری هم بهترین مشخصات را برای سیستم انتخاب کنند.
ب- مشخصات مبدل حرارتی
با تعیین مشخصات مسئله و بر اساس اطلاعات و تجربیات مهندس طراح ، ابتدا ساختار مبدل و آرایش جریان انتخاب می گردد . انتخاب نوع ساختار بستگی به پارامترهای زیر دارد :
1- سیالات ( گاز یا مایع یا تبخیر یا میعان یک سیال )
2- دماها و فشارهای عملیاتی
3- جرم گرفتگی ، خورندگی و سازگاری سیال با مصالح به کار برده شده
4- میزان نشتی مجاز سیستم
5- هزینه و تکنولوژی های قابل دسترس برای ساخت مبدل حرارتی
انتخاب آرایش جریان خاص سیال به اثر بخشی مبدل ، نوع ساختار مبدل ، کانال های بالادستی و پایین دستی مبدل ، تنش های حرراتی مجاز و سایر معیارهای و محدودیت های طراحی بستگی دارد . مسیر قرار گرفتن مبدل حرارتی ، محل لوله های ورودی و خروجی و موارد دیگر هم ممکن است به وسیله سیستم تعیین شوند که البته می توان با ملاحظه فضای در دسترس و کانال کشی های انجام شده آن ها را اصلاح کرد .
در گام دوم باید هندسه سطح یا مرکزی و مواد سازنده انتخاب شوند . هندسه مرکزی ( مثل نوع پوسته ، تعداد مجراها ، هندسه تیغه ها ( بافل ها ) و سایر موارد ) برای یه مبدل پوسته و لوله انتخاب می شوند در حالی که هندسه سطح برای مبدل صفحه ای ، با سطوح پره دار و بازیاب گرما انتخاب میشود. معیارهای کمی و کیفی فراوانی برای انتخاب سطح وجود دارد. معیارهای کیفی برای انتخاب سطح عبارتند از : دما و فشار کارکرد ، تجربه و قوه تشخیص طراح ، خوردگی ، رسوبات و جرم گرفتگی ، فرسایش ، آلودگی سیال ، هزینه ، در دسترس پذیری سطوح ، ساخت و تولید ، ضروریات نگه داری ، قابلیت اعتماد و ایمنی. در مورد مبدل های حرارتی پوسته و لوله ، معیارهایی که برای انتخاب هندسه مرکزی یا طرح بندی مرکزی در نظر گرفته می شود عبارت اند از : عملکرد انتقال حرارت در افت فشار تعیین شده ، فشارها و دماهای کارکرد ، تنش های فشاری و حرارتی اثر نشست احتمالی بر پروسه ، مشخصات خورندگی سیالت ، جرم گرفتگی ، قابلیت تمیز کاری ، مشکلات فرآیندی محدود کننده ( حداقل ارتعاش مجاز ناشی از جریان) ، ایمنی ، هزینه ساخت و نگه داری و تعمیرات . علاوه بر اینها ، مهمترین عاملی که باید در نظر گرفته شود این است که چه سیالی در سمت پوسته و چه سیالی در سمت لوله جریان می یابد.
در مبدل پوسته و لوله سیال درون لوله به گونه ای انتخاب میشود که : رسوب کنندگی بیشتر ، فشار بالاتر ، خوردندگی بیشتر ، ویسکوزیته و ضریب انتقال حرارت کوچکتری داشته باشد .
مشخصات و ویژگی های فرآیند را می توان یکی از مهمترین مراحل در طراحی مبدل حرارتی عنوان کرد. یک مهندس طراح مبدل حرارتی می تواند با همکاری مهندس طراح سیستم ، ویژگی های هوشمندانه ای را برای یک مبدل حرارتی تعریف کند و سیستم بهینه ای را ایجاد نماید. لازم است همه ویژگی ها و مشخصات هوشمندانه بر اساس نیازهای مشتری ، استانداردهای صنعتی و تجارب مهندس طراح مشخص گردند.
مشخصات طراحی و پروسه شامل همه اطلاعات لازم و مورد نیاز برای طراحی و بهینه سازی مبدل حرارتی تا بتوان از آن برای یک طراحی خاص استفاده کرد. این اطلاعات شامل موارد زیر است : مشخصات مسئله برای شرایط کار، نوع ساختار مبدل، آرایش جریان ها ، جنس موادی که در ساخت مبدل استفاده میشود ، محدودیت های ساخت ، کد ساخت ، ایمنی و حفاظت .
از این گذشته طراحی مبدل حرارتی و مهندس طراح آن باید تمام تلاش خود را بکار گیرند تا مشخصات ورودی مورد نیاز به کمترین میزان کاهش یابد.
الف- مشخصات مسئله
مشخصات مساله اولین و مهمترین ملاحظه ایست که اساس طراحی را شکل می دهد و پس از آن آنالیز عملکرد در شرایطی طراحی انجام میگیرد. مشخصات مسئله شامل تعیین مواردی مثل پارامترهای فرآیندی، شرایط عملیاتی و محیطی است که قرار است مبدل حرارتی در آن به کار گرفته شود. پارامتر های طراحی شامل تعیین نسبت جریان جرم سیال ( شامل انواع سیالات و ویژگی های ترمو فیزیکی آن ها ) ، دماهای ورودی و فشارها ، شدت های جریان ، ترکیب سیال ، کیفیت بخار ، بار حرارتی ، افت فشار مجاز ، نوسانات در دما و فشار ورودی به واسطه تغییرات در پارامترهای پروسه یا محیط ، پارامترهایی مثل اندازه کلی ، وزن ، خواص خورندگی و رسوب زایی سیال ، محدودیت های طراحی از (جمله هزینه ، موادی که باید استفاده شوند ، آرایش و چیدمان جریان ، انواع مبدل حرارتی ) ، شرایط محیط کارکرد ( اعم از ایمنی ، فرسایش ، سطح دما و تاثیرات محیطی )
عواملی که باید در نظر گرفته شود عبارتند از :
شرایط آب و هوایی : حداقل دمای محیط ، میزان بارندگی ( باران ، برف ، تگرگ ) و رطوبت
محیط عملیاتی : مجاورت با دریا ، صحرا ، مناطق قاره ای ، مناطق زلزله خیز ، باد خیز و غبار خیز
نقشه محل : میزان نزدیکی به ساختمان ها یا سایر تجهیزات حرارتی و برودتی ، جهت باد غالب ، طول و میزان لوله کشی های لازم و ....
اگر محدودیت های بسیار زیادی در نظر گرفته شود در آن صورت ممکن است طراحی عملی نباشد که در چنین صورتی لازم است بین پارامترهای مختلف سنجش و سبک و سنگین انجام شود. طراح مبدل حرارتی و مهندس طراح سیستم باید در این مرحله با همکاری هم بهترین مشخصات را برای سیستم انتخاب کنند.
ب- مشخصات مبدل حرارتی
با تعیین مشخصات مسئله و بر اساس اطلاعات و تجربیات مهندس طراح ، ابتدا ساختار مبدل و آرایش جریان انتخاب می گردد . انتخاب نوع ساختار بستگی به پارامترهای زیر دارد :
1- سیالات ( گاز یا مایع یا تبخیر یا میعان یک سیال )
2- دماها و فشارهای عملیاتی
3- جرم گرفتگی ، خورندگی و سازگاری سیال با مصالح به کار برده شده
4- میزان نشتی مجاز سیستم
5- هزینه و تکنولوژی های قابل دسترس برای ساخت مبدل حرارتی
انتخاب آرایش جریان خاص سیال به اثر بخشی مبدل ، نوع ساختار مبدل ، کانال های بالادستی و پایین دستی مبدل ، تنش های حرراتی مجاز و سایر معیارهای و محدودیت های طراحی بستگی دارد . مسیر قرار گرفتن مبدل حرارتی ، محل لوله های ورودی و خروجی و موارد دیگر هم ممکن است به وسیله سیستم تعیین شوند که البته می توان با ملاحظه فضای در دسترس و کانال کشی های انجام شده آن ها را اصلاح کرد .
در گام دوم باید هندسه سطح یا مرکزی و مواد سازنده انتخاب شوند . هندسه مرکزی ( مثل نوع پوسته ، تعداد مجراها ، هندسه تیغه ها ( بافل ها ) و سایر موارد ) برای یه مبدل پوسته و لوله انتخاب می شوند در حالی که هندسه سطح برای مبدل صفحه ای ، با سطوح پره دار و بازیاب گرما انتخاب میشود. معیارهای کمی و کیفی فراوانی برای انتخاب سطح وجود دارد. معیارهای کیفی برای انتخاب سطح عبارتند از : دما و فشار کارکرد ، تجربه و قوه تشخیص طراح ، خوردگی ، رسوبات و جرم گرفتگی ، فرسایش ، آلودگی سیال ، هزینه ، در دسترس پذیری سطوح ، ساخت و تولید ، ضروریات نگه داری ، قابلیت اعتماد و ایمنی. در مورد مبدل های حرارتی پوسته و لوله ، معیارهایی که برای انتخاب هندسه مرکزی یا طرح بندی مرکزی در نظر گرفته می شود عبارت اند از : عملکرد انتقال حرارت در افت فشار تعیین شده ، فشارها و دماهای کارکرد ، تنش های فشاری و حرارتی اثر نشست احتمالی بر پروسه ، مشخصات خورندگی سیالت ، جرم گرفتگی ، قابلیت تمیز کاری ، مشکلات فرآیندی محدود کننده ( حداقل ارتعاش مجاز ناشی از جریان) ، ایمنی ، هزینه ساخت و نگه داری و تعمیرات . علاوه بر اینها ، مهمترین عاملی که باید در نظر گرفته شود این است که چه سیالی در سمت پوسته و چه سیالی در سمت لوله جریان می یابد.
در مبدل پوسته و لوله سیال درون لوله به گونه ای انتخاب میشود که : رسوب کنندگی بیشتر ، فشار بالاتر ، خوردندگی بیشتر ، ویسکوزیته و ضریب انتقال حرارت کوچکتری داشته باشد .
2- طراحی حرارتی و هیدرولیکی
طراحی حرارتی و هیدرولیکی مبدل های حرارتی شامل تعیین مقدار انتقال حرارت و ارزیابی افت فشار یا سایزینگ مبدل است .
طراحی حرارتی
طراحی حرارتی شامل تعیین ساده ضرایب انتقال حرارت سیال دو طرف برای بدست آوردن ضریب انتقال حرارت در حالت بدون جرم گرفتگی (U) است. با در نظر گرفتن مقداری منطقی برای ضریب جرم گرفتگی، ضریب انتقال حرارت کلی (U[SUB]d[/SUB]) به دست می آید که با توجه به آن و استفاده از معادله (q=UA(T2-T1، سطح مورد نیاز مشخص خواهد شد .
برای طراحی حرارتی یا پیش بینی عملکرد یک مبدل حرارتی ، بایستی روابطی بین نرخ انتقال حرارت کلی و کمیت هایی مانند دماهای ورودی و خروجی سیال ، ضریب انتقال حرارت کلی و مساحت سطح انتقال حرارت به دست آورد که می توان با اعمال موازنه انرژی کلی برای دو سیال ، دو رابطه به دست آورد.
مثلا اگر q نرخ کلی انتقال حرارت بین سیال گرم و سرد باشد و انتقال حرارت بین مبدل حرارتی و محیط و تغییرات انرژی جنبشی و پتانسیل ناچیز باشد ، با اعمال موازنه انرژی ، نتیجه می شود :
که در آن h آنتالپی سیال است ، اندیسهای h,c اشاره به سیال سرد و گرم دارند در حالی که i,o شرایط خروجی و ورودی را مشخص می کنند . اگر در هیچ یک از سیالات تغییر فازی رخ ندهد و گرمای ویژه ثابت فرض شود ، روابط فوق به صورت زیر در می آیند :
دمای ظاهر شده در این معادلات ، دمای متوسط در مقاطع مربوطه اند .
معادله انتقال حرارت را می توان به صورت زیر نیز نشان داد که در آن اختلاف دمای متوسط در طول مبدل جایگزین اختلاف دمای سیال گرم و سرد در یک مقطع می شود : ( اختلاف دمای متوسط در طول مبدل است)
طراحی هیدرولیکی
همانطور که ذکر شد طراحی هیدرولیکی شامل ارزیابی افت فشار و سایزینگ مبدل است . دلیل عمده افت فشار در مبدل های حرارتی ، اصطکاک ناشی از جریان سیالات درون لوله و پوسته مبدل است. اصطکاک ناشی از انبساط و انقباض ناگهانی و یا معکوس شدن جهت جریان نیز موجب افت فشار می شود. تغییرات بوجود آمده در کلگی و انرژی جنبشی نیز می تواند بر افت فشار موثر باشد ولی این تاثیرات نسبتا کوچک است و می توان در اغلب محاسبات طراحی از آنها صرف نظر کرد.
الف- مسائل مربوط به طراحی حرارتی مبدل حرارتی
از نقطه نظر آنالیز کمی، مسائل متعددی در مورد طراحی مبدل حرارتی وجود دارد. مسائل دسته بندی و اندازه بندی دو مورد از ساده ترین و مهم ترین این مسائل هستند.
مسئله دسته بندی
تعیین انتقال حرارت و عملکرد افت فشار مبدل موجود یا مبدلی که از قبل اندازه های آن تعیین شده است را rating problem می گویند. ورودی های مربوط به نسبت مسئله عبارتند از : ساختار مبدل حرارتی، آرایش جریان ، ابعاد طراحی، جزئیات کامل مواد و هندسه سطح در هر دو طرف ، از جمله مشخصات افت فشار و انتقال حرارت اسکالر ، نسبت های جریان سیال، دماهای ورودی و عوامل رسوب گیری . دمای خروجی سیال، نسبت انتقال حرارت و افت فشار در هر طرف مبدل حرارتی هم باید مد نظر قرار داده شوند. مسئله دسته بندی را گاهی اوقات تحت عنوان عملکرد یا مسئله شبیه سازی می شناسند.
مسئله اندازه بندی
در مفاد کلی و گسترده، طراحی مبدل حرارتی جدید به معنای انتخاب و تعیین انواع ساختار مبدل ، آرایش جریان، انتخاب مواد سازنده پره ها و صفحه ها و اندازه فیزیکی مبدل برای برآوردن انتقال حرارت تعیین شده و افت فشار مجاز است. به هر حال در مسئله اندازه بندی برای یک مبدل حرارتی با سطوح پره دار ، باید به تعیین اندازه های فیزیکی (اعم از طول، پهنا، ارتفاع و سطح مقطع هر طرف) مبدل حرارتی پرداخته شود و در مورد مبدل های پوسته و لوله ، موضوع اندازه بندی به تعیین نوع پوسته ، قطر و طول ، تعداد و قطر لوله ها ، طرح بندی لوله ، آرایش گذرها ( مسیر عبور لوله ها ) و موارد مشابه اطلاق می شود .
ب- روش های اساسی طراحی حرارتی و هیدرولیکی
بر اساس تعداد متغیرهای مربوط با آنالیز مبدل حرارتی ، گروه های وابسته و مستقل بدون بعد فرمول بندی می شوند. روابط بین گروه های بدون بعد یا اسکالر برای آرایش های مختلف جریان تعیین می شوند.بر اساس انتخاب گروه های بدون بعد ، از چند روش برای طراحی استفاده شده است. این شیوه ها شامل ε-NTU، p-NTU، فاکتور تصحیح MTD و سایر شیوه ها می باشند. همانگونه که در شکل1 نشان داده شده است؛ ورودی های به فرآیند حرارتی و هیدرولیکی عبارتند از انتقال حرارت سطحی و مشخصات سایش جریان ، ویژگی های هندسی ، ویژگی های ترموفیزیک سیالات و مشخصات طراحی و پروسه .
ج- مشخصات اساسی سطح
مشخصات اساسی سطح برای هر طرف سيال را با j یا Nu و f نشان می دهند. همچنین ضریب انتقال حرارت با h ، نسبت جریان جرم سیال که با m ، سرعت جرم سیال با G نشان داده می شود. مشخصات دقیق و معتبر اساسی سطح یک ورودی کلیدی برای طراحی حرارتی و هیدرولیک مبدل محسوب می شود.
د- مشخصات هندسی سطح
برای آنالیز انتقال حرارت و افت فشار، حداقل مشخصات هندسی سطح انتقال حرارت مورد نیاز برای هر کدام از وجه های یک مبدل حرارتی دو سیالی ، عبارت است از : مینیمم مساحت عاری از جریانA[SUB]0[/SUB] ، سطح جلویی مرکزی A[SUB]fr[/SUB] و مساحت سطح انتقال Aگرماکه شامل مساحت دو قسمت اصلی و پره ها ، قطر هیدرولیکی D[SUB]h[/SUB] و طول جریان L است. این کمیت ها با اتخاذ سطح انتقال حرارت و هسته محاسبه می شوند. برای قسمت پوسته مبدل حرارتی پوسته و لوله ، مساحت گذرگاهای گوناگون جریان هم مورد نیاز است.
ه- مشخصات ترموفیزیکی
برای طراحی حرارتی و هیدرولیکی ، مشخصات ترموفیزیکی زیر برای سیالات مورد نیاز است : ویسکوزیته دینامیکی μ، دانسیتهρ ، حرارت ویژه c[SUB]p[/SUB] و ضریب هدایت حرارتی k. برای دیوار، ضریب هدایت حرارتی مصالح بکار رفته و گرمای ویژه آن ها نیز مورد نیاز می باشد .
و- راه حل مسائل طراحی حرارتی و هیدرولیکی
راه حل ها برای مسائل نسبت بندی و اندازه بندی ماهیت عددی و محاسباتی دارند. همه داده های تجربی مربوط به انتقال گرما و ویژگی های فرسایش سیال و سایر ویژگی های دائمی برای محاسبات مورد نیاز هستند. بواسطه پیچیدگی محاسبات این فرآیندها اغلب با استفاده از برنامه های کامپوتری و نرم افزارهای ویژه محاسبه می شوند. از آنجا که متغیرهای هندسی و وضعیت های متعددی وابسته به شرایط کاردر مسئله اندازه بندی وجود دارد لذا موضوع فرمول بندی بهترین راه حل طراحی ( انتخاب مقادیر این متغیرها و پارامترها ) در میان همه راه حل های ممکن که معیارهای عملکرد و طراحی را برآورده می کنند ، مطرح است . این خواسته تنها با به کارگیری تکنیک های بهینه سازی محاسبات بعد از تعیین اندازه اولیه محقق میشود تا اهداف طراحی مبدل حرارتی در میان چهار چوب محدودیت های تحمیلی بهینه سازی شود .
طراحی حرارتی و هیدرولیکی مبدل های حرارتی شامل تعیین مقدار انتقال حرارت و ارزیابی افت فشار یا سایزینگ مبدل است .
طراحی حرارتی
طراحی حرارتی شامل تعیین ساده ضرایب انتقال حرارت سیال دو طرف برای بدست آوردن ضریب انتقال حرارت در حالت بدون جرم گرفتگی (U) است. با در نظر گرفتن مقداری منطقی برای ضریب جرم گرفتگی، ضریب انتقال حرارت کلی (U[SUB]d[/SUB]) به دست می آید که با توجه به آن و استفاده از معادله (q=UA(T2-T1، سطح مورد نیاز مشخص خواهد شد .
برای طراحی حرارتی یا پیش بینی عملکرد یک مبدل حرارتی ، بایستی روابطی بین نرخ انتقال حرارت کلی و کمیت هایی مانند دماهای ورودی و خروجی سیال ، ضریب انتقال حرارت کلی و مساحت سطح انتقال حرارت به دست آورد که می توان با اعمال موازنه انرژی کلی برای دو سیال ، دو رابطه به دست آورد.
مثلا اگر q نرخ کلی انتقال حرارت بین سیال گرم و سرد باشد و انتقال حرارت بین مبدل حرارتی و محیط و تغییرات انرژی جنبشی و پتانسیل ناچیز باشد ، با اعمال موازنه انرژی ، نتیجه می شود :
که در آن h آنتالپی سیال است ، اندیسهای h,c اشاره به سیال سرد و گرم دارند در حالی که i,o شرایط خروجی و ورودی را مشخص می کنند . اگر در هیچ یک از سیالات تغییر فازی رخ ندهد و گرمای ویژه ثابت فرض شود ، روابط فوق به صورت زیر در می آیند :
معادله انتقال حرارت را می توان به صورت زیر نیز نشان داد که در آن اختلاف دمای متوسط در طول مبدل جایگزین اختلاف دمای سیال گرم و سرد در یک مقطع می شود : ( اختلاف دمای متوسط در طول مبدل است)
طراحی هیدرولیکی
همانطور که ذکر شد طراحی هیدرولیکی شامل ارزیابی افت فشار و سایزینگ مبدل است . دلیل عمده افت فشار در مبدل های حرارتی ، اصطکاک ناشی از جریان سیالات درون لوله و پوسته مبدل است. اصطکاک ناشی از انبساط و انقباض ناگهانی و یا معکوس شدن جهت جریان نیز موجب افت فشار می شود. تغییرات بوجود آمده در کلگی و انرژی جنبشی نیز می تواند بر افت فشار موثر باشد ولی این تاثیرات نسبتا کوچک است و می توان در اغلب محاسبات طراحی از آنها صرف نظر کرد.
الف- مسائل مربوط به طراحی حرارتی مبدل حرارتی
از نقطه نظر آنالیز کمی، مسائل متعددی در مورد طراحی مبدل حرارتی وجود دارد. مسائل دسته بندی و اندازه بندی دو مورد از ساده ترین و مهم ترین این مسائل هستند.
مسئله دسته بندی
تعیین انتقال حرارت و عملکرد افت فشار مبدل موجود یا مبدلی که از قبل اندازه های آن تعیین شده است را rating problem می گویند. ورودی های مربوط به نسبت مسئله عبارتند از : ساختار مبدل حرارتی، آرایش جریان ، ابعاد طراحی، جزئیات کامل مواد و هندسه سطح در هر دو طرف ، از جمله مشخصات افت فشار و انتقال حرارت اسکالر ، نسبت های جریان سیال، دماهای ورودی و عوامل رسوب گیری . دمای خروجی سیال، نسبت انتقال حرارت و افت فشار در هر طرف مبدل حرارتی هم باید مد نظر قرار داده شوند. مسئله دسته بندی را گاهی اوقات تحت عنوان عملکرد یا مسئله شبیه سازی می شناسند.
مسئله اندازه بندی
در مفاد کلی و گسترده، طراحی مبدل حرارتی جدید به معنای انتخاب و تعیین انواع ساختار مبدل ، آرایش جریان، انتخاب مواد سازنده پره ها و صفحه ها و اندازه فیزیکی مبدل برای برآوردن انتقال حرارت تعیین شده و افت فشار مجاز است. به هر حال در مسئله اندازه بندی برای یک مبدل حرارتی با سطوح پره دار ، باید به تعیین اندازه های فیزیکی (اعم از طول، پهنا، ارتفاع و سطح مقطع هر طرف) مبدل حرارتی پرداخته شود و در مورد مبدل های پوسته و لوله ، موضوع اندازه بندی به تعیین نوع پوسته ، قطر و طول ، تعداد و قطر لوله ها ، طرح بندی لوله ، آرایش گذرها ( مسیر عبور لوله ها ) و موارد مشابه اطلاق می شود .
ب- روش های اساسی طراحی حرارتی و هیدرولیکی
بر اساس تعداد متغیرهای مربوط با آنالیز مبدل حرارتی ، گروه های وابسته و مستقل بدون بعد فرمول بندی می شوند. روابط بین گروه های بدون بعد یا اسکالر برای آرایش های مختلف جریان تعیین می شوند.بر اساس انتخاب گروه های بدون بعد ، از چند روش برای طراحی استفاده شده است. این شیوه ها شامل ε-NTU، p-NTU، فاکتور تصحیح MTD و سایر شیوه ها می باشند. همانگونه که در شکل1 نشان داده شده است؛ ورودی های به فرآیند حرارتی و هیدرولیکی عبارتند از انتقال حرارت سطحی و مشخصات سایش جریان ، ویژگی های هندسی ، ویژگی های ترموفیزیک سیالات و مشخصات طراحی و پروسه .
ج- مشخصات اساسی سطح
مشخصات اساسی سطح برای هر طرف سيال را با j یا Nu و f نشان می دهند. همچنین ضریب انتقال حرارت با h ، نسبت جریان جرم سیال که با m ، سرعت جرم سیال با G نشان داده می شود. مشخصات دقیق و معتبر اساسی سطح یک ورودی کلیدی برای طراحی حرارتی و هیدرولیک مبدل محسوب می شود.
د- مشخصات هندسی سطح
برای آنالیز انتقال حرارت و افت فشار، حداقل مشخصات هندسی سطح انتقال حرارت مورد نیاز برای هر کدام از وجه های یک مبدل حرارتی دو سیالی ، عبارت است از : مینیمم مساحت عاری از جریانA[SUB]0[/SUB] ، سطح جلویی مرکزی A[SUB]fr[/SUB] و مساحت سطح انتقال Aگرماکه شامل مساحت دو قسمت اصلی و پره ها ، قطر هیدرولیکی D[SUB]h[/SUB] و طول جریان L است. این کمیت ها با اتخاذ سطح انتقال حرارت و هسته محاسبه می شوند. برای قسمت پوسته مبدل حرارتی پوسته و لوله ، مساحت گذرگاهای گوناگون جریان هم مورد نیاز است.
ه- مشخصات ترموفیزیکی
برای طراحی حرارتی و هیدرولیکی ، مشخصات ترموفیزیکی زیر برای سیالات مورد نیاز است : ویسکوزیته دینامیکی μ، دانسیتهρ ، حرارت ویژه c[SUB]p[/SUB] و ضریب هدایت حرارتی k. برای دیوار، ضریب هدایت حرارتی مصالح بکار رفته و گرمای ویژه آن ها نیز مورد نیاز می باشد .
و- راه حل مسائل طراحی حرارتی و هیدرولیکی
راه حل ها برای مسائل نسبت بندی و اندازه بندی ماهیت عددی و محاسباتی دارند. همه داده های تجربی مربوط به انتقال گرما و ویژگی های فرسایش سیال و سایر ویژگی های دائمی برای محاسبات مورد نیاز هستند. بواسطه پیچیدگی محاسبات این فرآیندها اغلب با استفاده از برنامه های کامپوتری و نرم افزارهای ویژه محاسبه می شوند. از آنجا که متغیرهای هندسی و وضعیت های متعددی وابسته به شرایط کاردر مسئله اندازه بندی وجود دارد لذا موضوع فرمول بندی بهترین راه حل طراحی ( انتخاب مقادیر این متغیرها و پارامترها ) در میان همه راه حل های ممکن که معیارهای عملکرد و طراحی را برآورده می کنند ، مطرح است . این خواسته تنها با به کارگیری تکنیک های بهینه سازی محاسبات بعد از تعیین اندازه اولیه محقق میشود تا اهداف طراحی مبدل حرارتی در میان چهار چوب محدودیت های تحمیلی بهینه سازی شود .
3- طراحی مکانیکی
برای تضمین اینکه مبدل حرارتی تحت شرایط پایدار ، به هنگام حمل و نقل ، به هنگام راه اندازی و خاموش کردن موقت یا دراز مدت سیستم تحت شرایط نیمه بار در طول مدتی که کار می کند ، شرایط خود را حفظ کند ، لازم است طراحی مکانیکی انجام شود. مبدل مرکب از المان های تبادل حرارتی ( هسته یا ماتریسی که انتقال حرارت در آن اتفاق می افتد ) و المان های توزیع کننده سیال (نظیر هدرها ،شیرها ، مخزن ها ، نازل های ورودی و خروجی ، لوله ها ، آب بند ها ) است. طراحی مکانیکی و ساختاری باید برای تک تک المان ها انجام شود. همچنین لازم است این نکته به خاطر سپرده شود که طراحی ساختاری مبدل حرارتی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
هسته مبدل گرمایی برای استحکام ساختار های مورد نیاز طراحی می شود. برای طراحی ساختار باید عواملی همچون دما ، فشار، خورندگی یا واکنش شیمیایی سیالات با مواد سازنده مد نظر قرار داده شود. محاسبات مربوط به تنش حرارتی و فشاری برای تعیین ضخامت قسمت های مهم در مبدل ها نظیر پره ، صفحه ، پوسته و صفحه لوله باید مورد توجه قرار گیرد . یک راه برای انتخاب صحیح مواد و روش های اتصال ( نظیر جوش کاری، لحیم کاری، پرچ کردن و برنج کاری) این است که به دما ، فشار ، نوع سیالات ، خوردگی و جرم گرفتگی احتمالی ، طول عمر طراحی و سایر موارد توجه شود.
به طور مشابه از تکنیک های صحیح اتصال باید برای اتصالات لوله به هدرها ( سر شیرها )، اتصالات لوله به صفحه لوله ، اتصالات گسترش؛ فلنج ها و سایر موارد استفاده نمود. این شیوه های اتصال معمولا قبل از انجام آنالیز حرارتی و هیدرولیک انتخاب می شوند. در این مرحله هم باید نسبت به مسائل کارکردی دستگاه دقت کافی داشت .
تنش حرارتی و محاسبات خستگی هم باید انجام شوند تا مانایی و طول عمر مبدل حرارتی برای مدت زمان راه اندازی و دوره خاموشی با تخمین محاسبه گردد. از این گذشته، برخی از مسائل کاری که کمتر بدیهی به نظر می رسند باید مورد ملاحظه دقیق قرار گیرند.
همچنین لازم است بررسی و چک های لازم انجام شود تا لرزش های ناشی از جریان سیال به حداقل برسد، چون این لرزش ها موجب بروز پدیده هایی همچون خستگی، خوردگی و موارد مشابه می شوند. سرعت جریان سیال هم باید چک گردد تا فرسودگی ، خوردگی و جرم گرفتگی به حداقل برسد. در این مرحله هم لازم است توجه زیادی به مسائل کارکرد شود و در صورت وجود نسبت به حذف آنها اقدام شود. از جمله این مسائل می توان به یخزدگی و ناپایداری اشاره نمود.
طراحی صحیح ابزارهای توزیع سیال (شامل سرشیرها، مخازن ذخیره ، مانیفولدها، نازل ها و لوله های ورودی و خروجی ) هم باید علاوه بر هسته مبدل حرارتی انجام گیرد تا این تضمین ایجاد شود که هیچکدام از موارد خوردگی و خستگی در طول مدت کارکرد مبدل حرارتی به عنوان یک مشکل خاص محسوب نمی شوند.
مبدل حرارتی را می توان بر روی زمین ، سقف در اتاق یا محیط باز یا بر روی سیستم در کنار سایر قسمت ها و مؤلفه ها نصب نمود. پشتیبانی ساختاری در مبدل های حرارتی نیازمند به طراحی صحیح پایه ها ، متعلقات و سایر قسمت های مناسب است تا این تضمین ایجاد شود که هیچگونه ایرادی بخاطر لرزش و بارهای تحمیلی و خستگی ایجاد نمی شود.
در طراحی مکانیکی باید توجه بسیاری به ضروریات مربوط به نگهداری همچون تمیز کاری ، تعمیرات و سرویس دهی مجدد و بازرسی کلی نمود. محدودیت های مربوط به حمل و نقل هم همانند اندازه کلی باید مورد توجه قرار داده شوند.
هر مبدل حرارتی باید با استانداردها و کدهای محلی، استانی، کشوری و بین المللی ( همچون استاندارد TEMA ، کد مخازن تحت فشار ASME و غیره ) همخوانی داشته باشد و باید طراحی مکانیکی به گونه ای مطلوب انجام گیرد تا بهترین عملکرد حرارتی را برای آن شاهد باشیم. مبدل های حرارتی به ویژه نیازمند به طراحی ساختاری هستند تا کدها واستانداردها را برای یک یا چندتا از شرایط زیر برآورده کنند : کار در شرایط سخت (فشار و دمای بسیار بالا)، تعداد قابل توجه سیکل های فشار و دما در طول مدت طراحی، معیارهای زلزله ، کاربرد ویژه برای محل هایی که انجام تست های ویژه ، تعمیر و تعویض و موارد دیگر به آسانی مقدور نیست؛ طراحی ساختاری شامل تنش حرارتی، خستگی و آنالیز خزش است تا طول عمر مبدل حرارتی محاسبه شود.
هر چند برخی از جنبه های طراحی مکانیکی را باید قبل از طراحی حرارتی مد نظر قرار داد، یک کار مشترک در برخی از مبدل های حرارتی این است که ابتدا نسبت به طراحی مبدل ها اقدام شود به این منظور که ضروریات هیدرولیکی و حرارتی برآورده گردند و بعد طراحی از نظر طراحی ساختاری چک شود و تکرارهای لازم انجام شود تا اینکه ضروریات حرارتی و هیدرولیک و طراحی ساختاری با هم برآورده گردند. بنابراین طراحی مکانیکی مبدل های حرارتی به همان اندازه طراحی حرارتی مهم و مشکل تر از آن است؛ چون همه چیز تحلیلی نیست و فرد باید بر تجارب، آزمایشات و عملکرد خویش تکیه کند. بسیاری از معیارهای طراحی مکانیکی باید به صورت همزمان مورد توجه قرار داده شوند.
همانگونه که در شکل1 نشان داده شده است، چندین راه حل بهینه شده بعد از تکمیل طراحی های مکانیکی و حرارتی در دسترس قرار می گیرند. طراح بعد از سنجش و سبک سنگین کردن عوامل گوناگون و مد نظر قرار دادن ملاحظات تولید و تخمین هزینه ها، سرانجام بهترین گزینه را انتخاب می کند. در مورد مبدل های پوسته و لوله هم، از آنجا که جزئیات استانداردهای TEMA به طراحی مکانیکی مربوط است ، لذا قیمت گذاری مبدل ها قبل از اتمام طراحی مکانیکی انجام می شود و طرح های نهایی بعد از آن انجام می شود.
برای تضمین اینکه مبدل حرارتی تحت شرایط پایدار ، به هنگام حمل و نقل ، به هنگام راه اندازی و خاموش کردن موقت یا دراز مدت سیستم تحت شرایط نیمه بار در طول مدتی که کار می کند ، شرایط خود را حفظ کند ، لازم است طراحی مکانیکی انجام شود. مبدل مرکب از المان های تبادل حرارتی ( هسته یا ماتریسی که انتقال حرارت در آن اتفاق می افتد ) و المان های توزیع کننده سیال (نظیر هدرها ،شیرها ، مخزن ها ، نازل های ورودی و خروجی ، لوله ها ، آب بند ها ) است. طراحی مکانیکی و ساختاری باید برای تک تک المان ها انجام شود. همچنین لازم است این نکته به خاطر سپرده شود که طراحی ساختاری مبدل حرارتی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
هسته مبدل گرمایی برای استحکام ساختار های مورد نیاز طراحی می شود. برای طراحی ساختار باید عواملی همچون دما ، فشار، خورندگی یا واکنش شیمیایی سیالات با مواد سازنده مد نظر قرار داده شود. محاسبات مربوط به تنش حرارتی و فشاری برای تعیین ضخامت قسمت های مهم در مبدل ها نظیر پره ، صفحه ، پوسته و صفحه لوله باید مورد توجه قرار گیرد . یک راه برای انتخاب صحیح مواد و روش های اتصال ( نظیر جوش کاری، لحیم کاری، پرچ کردن و برنج کاری) این است که به دما ، فشار ، نوع سیالات ، خوردگی و جرم گرفتگی احتمالی ، طول عمر طراحی و سایر موارد توجه شود.
به طور مشابه از تکنیک های صحیح اتصال باید برای اتصالات لوله به هدرها ( سر شیرها )، اتصالات لوله به صفحه لوله ، اتصالات گسترش؛ فلنج ها و سایر موارد استفاده نمود. این شیوه های اتصال معمولا قبل از انجام آنالیز حرارتی و هیدرولیک انتخاب می شوند. در این مرحله هم باید نسبت به مسائل کارکردی دستگاه دقت کافی داشت .
تنش حرارتی و محاسبات خستگی هم باید انجام شوند تا مانایی و طول عمر مبدل حرارتی برای مدت زمان راه اندازی و دوره خاموشی با تخمین محاسبه گردد. از این گذشته، برخی از مسائل کاری که کمتر بدیهی به نظر می رسند باید مورد ملاحظه دقیق قرار گیرند.
همچنین لازم است بررسی و چک های لازم انجام شود تا لرزش های ناشی از جریان سیال به حداقل برسد، چون این لرزش ها موجب بروز پدیده هایی همچون خستگی، خوردگی و موارد مشابه می شوند. سرعت جریان سیال هم باید چک گردد تا فرسودگی ، خوردگی و جرم گرفتگی به حداقل برسد. در این مرحله هم لازم است توجه زیادی به مسائل کارکرد شود و در صورت وجود نسبت به حذف آنها اقدام شود. از جمله این مسائل می توان به یخزدگی و ناپایداری اشاره نمود.
طراحی صحیح ابزارهای توزیع سیال (شامل سرشیرها، مخازن ذخیره ، مانیفولدها، نازل ها و لوله های ورودی و خروجی ) هم باید علاوه بر هسته مبدل حرارتی انجام گیرد تا این تضمین ایجاد شود که هیچکدام از موارد خوردگی و خستگی در طول مدت کارکرد مبدل حرارتی به عنوان یک مشکل خاص محسوب نمی شوند.
مبدل حرارتی را می توان بر روی زمین ، سقف در اتاق یا محیط باز یا بر روی سیستم در کنار سایر قسمت ها و مؤلفه ها نصب نمود. پشتیبانی ساختاری در مبدل های حرارتی نیازمند به طراحی صحیح پایه ها ، متعلقات و سایر قسمت های مناسب است تا این تضمین ایجاد شود که هیچگونه ایرادی بخاطر لرزش و بارهای تحمیلی و خستگی ایجاد نمی شود.
در طراحی مکانیکی باید توجه بسیاری به ضروریات مربوط به نگهداری همچون تمیز کاری ، تعمیرات و سرویس دهی مجدد و بازرسی کلی نمود. محدودیت های مربوط به حمل و نقل هم همانند اندازه کلی باید مورد توجه قرار داده شوند.
هر مبدل حرارتی باید با استانداردها و کدهای محلی، استانی، کشوری و بین المللی ( همچون استاندارد TEMA ، کد مخازن تحت فشار ASME و غیره ) همخوانی داشته باشد و باید طراحی مکانیکی به گونه ای مطلوب انجام گیرد تا بهترین عملکرد حرارتی را برای آن شاهد باشیم. مبدل های حرارتی به ویژه نیازمند به طراحی ساختاری هستند تا کدها واستانداردها را برای یک یا چندتا از شرایط زیر برآورده کنند : کار در شرایط سخت (فشار و دمای بسیار بالا)، تعداد قابل توجه سیکل های فشار و دما در طول مدت طراحی، معیارهای زلزله ، کاربرد ویژه برای محل هایی که انجام تست های ویژه ، تعمیر و تعویض و موارد دیگر به آسانی مقدور نیست؛ طراحی ساختاری شامل تنش حرارتی، خستگی و آنالیز خزش است تا طول عمر مبدل حرارتی محاسبه شود.
هر چند برخی از جنبه های طراحی مکانیکی را باید قبل از طراحی حرارتی مد نظر قرار داد، یک کار مشترک در برخی از مبدل های حرارتی این است که ابتدا نسبت به طراحی مبدل ها اقدام شود به این منظور که ضروریات هیدرولیکی و حرارتی برآورده گردند و بعد طراحی از نظر طراحی ساختاری چک شود و تکرارهای لازم انجام شود تا اینکه ضروریات حرارتی و هیدرولیک و طراحی ساختاری با هم برآورده گردند. بنابراین طراحی مکانیکی مبدل های حرارتی به همان اندازه طراحی حرارتی مهم و مشکل تر از آن است؛ چون همه چیز تحلیلی نیست و فرد باید بر تجارب، آزمایشات و عملکرد خویش تکیه کند. بسیاری از معیارهای طراحی مکانیکی باید به صورت همزمان مورد توجه قرار داده شوند.
همانگونه که در شکل1 نشان داده شده است، چندین راه حل بهینه شده بعد از تکمیل طراحی های مکانیکی و حرارتی در دسترس قرار می گیرند. طراح بعد از سنجش و سبک سنگین کردن عوامل گوناگون و مد نظر قرار دادن ملاحظات تولید و تخمین هزینه ها، سرانجام بهترین گزینه را انتخاب می کند. در مورد مبدل های پوسته و لوله هم، از آنجا که جزئیات استانداردهای TEMA به طراحی مکانیکی مربوط است ، لذا قیمت گذاری مبدل ها قبل از اتمام طراحی مکانیکی انجام می شود و طرح های نهایی بعد از آن انجام می شود.
4- ملاحظات مربوط به تولید و تخمین هزینه ها
ملاحظات تولید و تخمین هزینه ها برای آن راه حل های بهینه شده ای در نظر گرفته می شوند که مربوط به ملاحظات طراحی مکانیکی و حرارتی هستند.
الف- ملاحظات تولید و ساخت
ملاحظات ساخت و تولید را می توان به ملاحظات مربوط به تجهیزات تولید و ملاحظات پردازش تقسیم بندی کرد و در کنار آن ها معیارهای کیفی دیگر را هم مد نظر قرار داد. ملاحظات تجهیزاتی که بر طراحی هم تأثیر می گذارند عبارتند از : انتخاب ابزارهای کار در برابر ابزارهای نو ، در دسترس پذیری و محدودیت های قالب ها ، ابزارها ، ماشین ها، کوره ها و مکان هایی که کارخانجات تولید در آنجا واقع شده اند ، تولید در برابر زمان خاموشی سیستم ها و تامین بودجه برای کالاهای سرمایه ای.
ملاحظات مربوط به پردازش هم عبارتند از: ملاحظات مربوط به اینکه چگونه قطعات و مؤلفه های مبدل حرارتی ساخته می شوند و نهایتا سوار می شوند. این خود شامل تولید تک تک قطعات در تلرانس های مشخص شده است و عبارت است از : روند قطعات، انبار کردن مبدلها و نهایتا برنج کاری های، لحیم کاری، جوشکاری یا گسترش مکانیکی لوله ها یا سطوح انتقال گرما ، اتصالات عاری از نشت و سوار کردن سر شیرها، مخازن ذخیره، مانیفولدها (چند راهه ها)، زانوها و برگشت دهنده ها، سوار کردن لوله ها، شستشو و نظافت مبدلها، تست نشتی، سوار کردن مبدل ها بر روی سیستم و پشتیبانی ساختاری . نه تنها تجهیزات تولید بلکه کل ملاحظات مربوط به پردازش ، امروزه مورد ارزیابی قرار می گیرند – بویژه زمانی که قرار است یک طراحی جدید از مبدل حرارتی رونمایی شود. سایر معیارهای ارزیابی شامل تاریخ تحویل، حجم کار، خط مشی کمپانی و تخمین نقاط قوت رقبا می باشند.
ب- برآورد هزینه
هزینه های کلی که به آنها هزینه های طول عمر سیستم هم می گویند همراه با مبدل حرارتی می تواند تحت عنوان هزینه های سرمایه گذاری، نصب، کارکرد و گاهی هم هزینه های مربوط به دفع و فرسوده کردن سیستم باشد . هزینه های مربوط به سرمایه گذاری (کاملا نصب شده) شامل هزینه های طراحی، تهیه مصالح، تولید (اعم از هزینه ماشین آلات، کارگر و هزینه های کلی )، تست، حمل و نقل، نصب و استهلاک می باشد. نصب مبدل در یک سایت در مورد برخی از مبدلها گاهی آنقدر زیاد می شود که با هزینه برخی مبادله گرهای پوسته و لوله برابری می کند. هزینه های کارکردی شامل هزینه های برق مربوط به راه اندازی پمپ سیال، هزینه های بیمه و ضمانت و نگهداری و تعمیر و کم شدن تولید به خاطر خرابی و هزینه های برق مصرفی و هزینه های راه اندازی مجدد در صورت خراب شدن سیستم می باشد. تخمین برخی هزینه ها خیلی سخت است ولی برخی را می توان در همان مرحله طراحی انجام داد.
ملاحظات تولید و تخمین هزینه ها برای آن راه حل های بهینه شده ای در نظر گرفته می شوند که مربوط به ملاحظات طراحی مکانیکی و حرارتی هستند.
الف- ملاحظات تولید و ساخت
ملاحظات ساخت و تولید را می توان به ملاحظات مربوط به تجهیزات تولید و ملاحظات پردازش تقسیم بندی کرد و در کنار آن ها معیارهای کیفی دیگر را هم مد نظر قرار داد. ملاحظات تجهیزاتی که بر طراحی هم تأثیر می گذارند عبارتند از : انتخاب ابزارهای کار در برابر ابزارهای نو ، در دسترس پذیری و محدودیت های قالب ها ، ابزارها ، ماشین ها، کوره ها و مکان هایی که کارخانجات تولید در آنجا واقع شده اند ، تولید در برابر زمان خاموشی سیستم ها و تامین بودجه برای کالاهای سرمایه ای.
ملاحظات مربوط به پردازش هم عبارتند از: ملاحظات مربوط به اینکه چگونه قطعات و مؤلفه های مبدل حرارتی ساخته می شوند و نهایتا سوار می شوند. این خود شامل تولید تک تک قطعات در تلرانس های مشخص شده است و عبارت است از : روند قطعات، انبار کردن مبدلها و نهایتا برنج کاری های، لحیم کاری، جوشکاری یا گسترش مکانیکی لوله ها یا سطوح انتقال گرما ، اتصالات عاری از نشت و سوار کردن سر شیرها، مخازن ذخیره، مانیفولدها (چند راهه ها)، زانوها و برگشت دهنده ها، سوار کردن لوله ها، شستشو و نظافت مبدلها، تست نشتی، سوار کردن مبدل ها بر روی سیستم و پشتیبانی ساختاری . نه تنها تجهیزات تولید بلکه کل ملاحظات مربوط به پردازش ، امروزه مورد ارزیابی قرار می گیرند – بویژه زمانی که قرار است یک طراحی جدید از مبدل حرارتی رونمایی شود. سایر معیارهای ارزیابی شامل تاریخ تحویل، حجم کار، خط مشی کمپانی و تخمین نقاط قوت رقبا می باشند.
ب- برآورد هزینه
هزینه های کلی که به آنها هزینه های طول عمر سیستم هم می گویند همراه با مبدل حرارتی می تواند تحت عنوان هزینه های سرمایه گذاری، نصب، کارکرد و گاهی هم هزینه های مربوط به دفع و فرسوده کردن سیستم باشد . هزینه های مربوط به سرمایه گذاری (کاملا نصب شده) شامل هزینه های طراحی، تهیه مصالح، تولید (اعم از هزینه ماشین آلات، کارگر و هزینه های کلی )، تست، حمل و نقل، نصب و استهلاک می باشد. نصب مبدل در یک سایت در مورد برخی از مبدلها گاهی آنقدر زیاد می شود که با هزینه برخی مبادله گرهای پوسته و لوله برابری می کند. هزینه های کارکردی شامل هزینه های برق مربوط به راه اندازی پمپ سیال، هزینه های بیمه و ضمانت و نگهداری و تعمیر و کم شدن تولید به خاطر خرابی و هزینه های برق مصرفی و هزینه های راه اندازی مجدد در صورت خراب شدن سیستم می باشد. تخمین برخی هزینه ها خیلی سخت است ولی برخی را می توان در همان مرحله طراحی انجام داد.
5- فاکتورهای لازم برای سبک و سنگین کردن
بعد از ارزیابی دقیق ملاحظات طراحی تولید، مکانیکی و حرارتی، تخمین هزینه ها باید به همان صورتی که در فوق عنوان شد، انجام گردد. اکنون بعد از اقدامات یاد شده ما در مرحله ای قرار می گیریم که می توانیم ارزیابی را بر اساس سبک و سنگین کردن فاکتورها انجام دهیم. این کار می تواند با مد نظر قرار دادن وزن و هزینه های مربوط به افت فشار، عملکرد انتقال گرما، اندازه کلی، میزان نشتی، هزینه های اولیه برای طول عمر مبدل حرارتی در برابر خوردگی و خستگی و موارد مشابه انجام شود. عوامل سبک و سنگین کردن مربوط به ورودی فیزیکی هم شامل مشخصات مسئله و مد نظر قرار دادن همه محدودیت های تحمیلی از جمله شرایط کاری انجام می شود. آنالیز سبک و سنگین کردن شامل شرایط و ملاحظات اقتصادی و قانون دوم ترمودینامیک در مورد طراحی مبدل حرارتی می باشد.
اگر مبدل حرارتی تنها یک مؤلفه از سیستم یا سیکل ترمودینامیک باشد، طراحی بهینه سیستم باید انجام گیرد تا به q و اختلاف فشار برسیم به این منظور که تجهیزات، هزینه ها و سایر موارد به حداقل برسند. در یک چنین موردی ، مسئله طراحی مبدل حرارتی برای بار دیگر فرمول بندی می شود و این کار بعد از طراحی بهینه انجام می شود و سرانجام هم فاکتورهای سبک و سنگین کردن اعمال می شوند.
6- طراحی بهینه
خروجی نهایی آنالیزهای کمی و کیفی ، یک طراحی بهینه است که میتوان چندین مورد طراحی ( بسته به تعداد سطح یا هسته هندسی در نظر گرفته شده ) به مشتری عرضه کرد .
7- سایر ملاحظات
اگر مبدل حرارتی مشخصات طراحی جدیدی را شامل شود ، این می تواند یک بخش مهم و تعیین کننده ای از سیستم باشد یا اگر قرار باشد مدل و طرح اولیه که در آزمایشگاه تست های لازم بر روی آن انجام شده است؛ به تولید انبوه برسد، لازم است در مورد آیتم های زیر اطمینان کافی جلب شود: انتقال گرمایی سیستم، افت فشار و عملکرد آن که به عنوان مؤلفه ای از کل سیستم یا بخشی از آن در نظر گرفته می شود، ویژگی هایی نظیر خستگی، سیکل دمایی، خوردگی و ویژگی های فرسایش و نیز حد فشار.
بعد از ارزیابی دقیق ملاحظات طراحی تولید، مکانیکی و حرارتی، تخمین هزینه ها باید به همان صورتی که در فوق عنوان شد، انجام گردد. اکنون بعد از اقدامات یاد شده ما در مرحله ای قرار می گیریم که می توانیم ارزیابی را بر اساس سبک و سنگین کردن فاکتورها انجام دهیم. این کار می تواند با مد نظر قرار دادن وزن و هزینه های مربوط به افت فشار، عملکرد انتقال گرما، اندازه کلی، میزان نشتی، هزینه های اولیه برای طول عمر مبدل حرارتی در برابر خوردگی و خستگی و موارد مشابه انجام شود. عوامل سبک و سنگین کردن مربوط به ورودی فیزیکی هم شامل مشخصات مسئله و مد نظر قرار دادن همه محدودیت های تحمیلی از جمله شرایط کاری انجام می شود. آنالیز سبک و سنگین کردن شامل شرایط و ملاحظات اقتصادی و قانون دوم ترمودینامیک در مورد طراحی مبدل حرارتی می باشد.
اگر مبدل حرارتی تنها یک مؤلفه از سیستم یا سیکل ترمودینامیک باشد، طراحی بهینه سیستم باید انجام گیرد تا به q و اختلاف فشار برسیم به این منظور که تجهیزات، هزینه ها و سایر موارد به حداقل برسند. در یک چنین موردی ، مسئله طراحی مبدل حرارتی برای بار دیگر فرمول بندی می شود و این کار بعد از طراحی بهینه انجام می شود و سرانجام هم فاکتورهای سبک و سنگین کردن اعمال می شوند.
6- طراحی بهینه
خروجی نهایی آنالیزهای کمی و کیفی ، یک طراحی بهینه است که میتوان چندین مورد طراحی ( بسته به تعداد سطح یا هسته هندسی در نظر گرفته شده ) به مشتری عرضه کرد .
7- سایر ملاحظات
اگر مبدل حرارتی مشخصات طراحی جدیدی را شامل شود ، این می تواند یک بخش مهم و تعیین کننده ای از سیستم باشد یا اگر قرار باشد مدل و طرح اولیه که در آزمایشگاه تست های لازم بر روی آن انجام شده است؛ به تولید انبوه برسد، لازم است در مورد آیتم های زیر اطمینان کافی جلب شود: انتقال گرمایی سیستم، افت فشار و عملکرد آن که به عنوان مؤلفه ای از کل سیستم یا بخشی از آن در نظر گرفته می شود، ویژگی هایی نظیر خستگی، سیکل دمایی، خوردگی و ویژگی های فرسایش و نیز حد فشار.
سلام مهندس
ی زحمت داشتم براتون
حل مسائل مبدل حرارتی کاکاک رو لازم دارم. ممنون
لینک امازون
https://www.amazon.com/gp/product/0...849314151&SubscriptionId=1MGPYB6YW3HWK55XCGG2
ی زحمت داشتم براتون
حل مسائل مبدل حرارتی کاکاک رو لازم دارم. ممنون
لینک امازون
https://www.amazon.com/gp/product/0...849314151&SubscriptionId=1MGPYB6YW3HWK55XCGG2
Similar threads
Similar threads
-
فهرست آموزش های مرتبط با | مبدل های حرارتی - Heat Exchanger- شروع شده توسط فاطمه یاس
- پاسخ ها: 0
-
[تجهیزات انتقال حرارت] - مبدل حرارتی متصل به زمین - ground-coupled heat exchanger- شروع شده توسط P O U R I A
- پاسخ ها: 1
-
[تجهیزات انتقال حرارت] - مبدل حرارتی دو لوله ای - double-pipe heat exchanger
- شروع شده توسط P O U R I A
- پاسخ ها: 1
-
[تجهیزات انتقال حرارت] - مبدل حرارتی صفحه‌ای - plate heat exchanger
- شروع شده توسط P O U R I A
- پاسخ ها: 7
-
[تجهیزات انتقال حرارت] - مبدل حرارتی - heat exchanger
- شروع شده توسط P O U R I A
- پاسخ ها: 3