دانلود مقاله انتقال حرارتی

خلاصه :

در این مقاله امکان استفاده و اینکه آیا قابلیت کاربرد مبدلهای حرارتی صفحه ای به عنوان مبدلهای حرارتی چند جریانی مورد بررسی قرار می گیرد. از آنجا که یک قاب مبدلهای حرارتی صفحه ای می توان طوری قرار بگیرد که چنیدن صفحه را در خود جای دهد بنابراین جریانهای چندگانه می تواند به هریک از صفحات و از آنها خارج شوند. و این خود سبب کاهش در هزینه ها و مبدلهای حرارتی فشرده تر با شبکه ای کوچکتر می شود. الگوریتم حل برای مسائل مبدلهای حرارتی شامل نوع و شکل جریان و طراحی اولیه برای بسته صفحه ای انتقال حرارت می باشد. در این جا برای کارخانه VHT مورد بررسی قرار گرفته است. قابلیت انعطاف پذیری یک مجموعه چند جریانی سرانجام مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

آشنایی :

صرفه جویی در مصرف انرژی در مجموعه های مبدلهای حرارتی بخش مهمی از تجزیه و تحلیل اقتصادی و هزینه های یک کارخانه پترشیمی را تشکیل می دهد. استفاده از راه حل بررسی مجموع اجزاء روش مناسبی برای تشخیص بهترین سطح است. این یک الگوریتم سیتماتیک برای حل مسئله شبکه های مبدلهای حرارتی ارائه می دهد. در هر حال این روش برای مبدلهای پوسته و لوله مصروف می باشد و کارایی خود را به خوبی اثبات نموده است. تنها چند مقاله در مورد بررسی امکان طراحی مبدلهای حرارتی فشرده از دیدگاه انرژی و مصرف آن چاپ شده است.

Yeetal (1996) مبدلهای بهینه برای جمع کننده های حرارت در مبدلهای حرارتی چند جریان سدسازی نمود.

در نظر گرفتن سطح و مصرف انرژی در بهینه سازی این مبدلها و مبدلهای حرارتی چند جریانی در برابر مبدلهای دو جریانی جابه جایی داشته باشد.

(1992)Ponlaskeal مطالعه ای را در مورد مبدلهای حرارتی پیچیده ارائه داد که شامل چندین جریان در یک همراه با یک تبادل کننده سرماساز بود.

برنامه شبیه سازی PRosim برای روند طراحی به کار گرفته می شود که محاسبات آن شامل

نتایج بسیار خوب بود و کاهش هزینه ها و گرمای مورد نظر در هنگامی که از صفحات آلمینیومی زرد حوش شده استفاده می شود را از خود نشان داد. (1995)picon nunez روش را برای طراحی مبدلهای حرارتی چند جریانی از نقطه نظر مسیر همبستگی ارائه داد. راه حل مجموعه ای از نمودارها بود که برای انتخاب بهترین مبدل به کار گرفته می شد. انتخاب ابعاد مبدلها بر اساس بار حرارتی ثابت برای هر کانال و سطح انتقال حرارت ثابت در هر مقطع که می توان با انتخاب سطح مناسب به آن دست یافت.

در هر حال الگوریتمهایی که در بالا ذکر شد تنها برای نوع پرمهای صفحه ای از مبدلهای فشرده چند جریانی است. جدای از مبدلهای صفحه ای برجستگی های جزئی صفحه مبدل حرارتی همچنین کارائی خود را به عنوان مبدل حرارتی چند جریانه نشان داد. در طی این PH به عنوان یک مبدل ساده برای احیاء گرما شناخته شده است. به خوبی می تواند جوابگوی نیازهای گرمایشی و سرمایشی صنایع باشد.

PHE می تواند انتقال خیلی زیادی را در مقابل مبدلهای حرارتی پوسته و لوله ساده در یک اختلاف دمای کمتری انجام دهد. این به خاطر صفحات مخصوص انتقال حرارت در PHE می باشد.

در PHE مساحت سطح انتقال گرما به راحتی با اضافه یا کم کردن صفحات می تواند تغییر کند.

PHE به طور خاص برای سرویس های بهداشتی که مداوماً باید تمیز شوند مناسب هستند و همچنین برای عملیات انتقال حرارت که در آن زمان حرکت جریان محدود است. با توجه به فوائد خاصی که PHE ها دارند بررسی استفاده PHE به عنوان تغییر دهنده چند جریانی گرما در این مقاله آمده است. معبر طراحی صفحه چند جریانی تغییر دهنده گرما در تطابق تنگاتنگ با اطمینان داشتن به درجه بازاریابی در شبکه های جریان پیشنهاد شده است.

قابلیت تنظیم و کار کردن با صفحه چند جریانی تغییر دهنده گرمایی در ارتباط با درجه آزادی و اینکه چه عملی باید برای مقدار مشخصی انعطاف پذیری باید صحیح و با مهدت انجام شود، مورد بحث واقع می شود. در آخر، مطالعه صفحه چند جریانی تغییر دهنده گرما برای دستیابی به طراحی آن بیان شده است.

خصوصیات صفحه تغییر دهنده گرما :

نوع بسیار شناخته شده صفحه تغییر دهنده گرما نوع سطح و قاب مانند آن است. سطح انتقال دهنده گرما از یک سری صفحات موج دار و روزنه هایی برای ورود و خروج سیال در چهار طرف آن تشکیل شده است. صفحات فلزی در یک چهار چوب با بالاترین و پائینترین میله (زره حائل) ردیف شده اند. هر صفحه به وسیله واشر برای اطمینان از هدایت سیال به سوی کانالهای دوگانه محکم شده است. خصوصیات صفحات با شدت جریان سیال خصوصیات فیزیکی، فشار و برنامه گرمایی تطبیق تطبیق داده شده است. در این نوع ساختمان تعداد زیادی فوائد است که نام می بریم :

مقدار زیاد جریان متلاطم در کانال ها اجازه می دهد دما دو سیال با کمتر از C 1 اختلاف نزدیک شوند. این را با C 10  - 5 برای تغییر دهنده دما پوسته و لوله ای و سوم تطبیق دهید. از این رو کارآیی گرمایی بالا در بکارگیری معمولی در نتیجه ضریب انتقال حرارت بالا بدست آمده است.

منطقه انتقال گرما با اضافه یا کم کردن صفحات باقاب های یکسان افزایش یا کاهش پیدا می کند.

تمیز و بازرسی کردن سطح انتقال گرمایی با آزاد کردن پیچ افقی و حرکت دادن صفحات در طول نرده حائل به راحتی انجام می شود.

در بکارگیری معمولی مقدار زیادی پشم در کانالهای پشتی صفحات است که جریان متلاطم را توضیح می دهد و یک جریان فرعی ایجاد می کند و همچنین فضای مرده را کاهش می دهد. این اثرات در نسبت پایین برای جلوگیری از بهم خوردن سطح انتقال گرمایی بکار می رود.

وقتی که مواد گرانتری برای ساختن تغییر دهنده دما مورد نیاز باشد. PHE قیمت کمتری از نوع پوسته و لوله ای دارد در کل PHE زمان اقامت سیال کمتری نیاز دارد و همچنین فضای کمتری برای نصب تأسیسات.

چیدمان بسته صفحات جریان

بنا بر اینکه PHE چگونه مونتاژ می شود ممکن است چیدمان و شکل جریانهای متفاوت داشته باشیم.

این کار با مسدود کردن وروریهاروی صفحات انتخاب شه و یا با کار گذاشتن صفحات مقسم بین دو بسته صفحات انجام می شود. چیدمان های معمولی جریان در بسته صفحات عبارتند از : موازی، سری و چند مسیره. برای مثال نگاه کنید به شکل1-3

هگز ... (1994) یک سری اصطلاحات معمولی برای توضیح مسیر جریان بیان کرده است. هرتوره جریان از بسته صفحات به صورتی که نام برده می شود عبور می کند. (NpeOFNcne) در برابر. (NpeOFNcne ) در حالی Np تعداد مسیرها و NCN تعداد کلی کانال ها در هر صفحه است . تعداد کلی کانالها در هر بسته صفحات بوسیله فرمول زیر بدست می آید:Ncn=NpnNcnn +NpeNcne

و سه نوع شکل جریان به اینکه آیا جریان سرد یا گرم مسیر کانالهای صفحات عبور می کند بستگی دارد. اگر NPnNcnn=NPcNcne  آنگاه جریان گرم و سرد در تعداد کانالهای مساوی دیده می شود. اگر1 +  NPnNcnn=NPcNcne   آنگاه جریان گرم در یک کانال بیشتر از جریان سرد ساکن می شود (با جریان یافتن در هر دو جهت کانال. در آخر اگر NPnNcnn=NpeNcnc -1  آنگاه جریان سرد با جریان یافتن در حداکثر نهایت کانالی – در یک کانال بیشتر از جریان گرم ساکن می شود.

برای جریان موازی سیالات یک بار در جهت بسته صفحات جریان می یابند. هر جریان از ورودی های گوناگون تا کانالهای جریان مقابل تقسیم می شوند و آنگاه در خروجی های گوناگون دوباره جمع می شوند. جریان در این چیدمان می تواند flow v - و یا  2- flow باشد. در چیدمان v – flow هر دو نوع جریان از یک جا وارد و خارج می شوند. در چیدمان 2-flow جریان ها در جهات متفاوتی وارد و خارج می شوند. اگر توزیع جریان یکنواخت در نظر گرفته شود، آنگاه عملکرد  گرمایی یکسان ساتوبهرحال در هر دو شکل flow v - و یا  2- flow ممکن است توزیع بد جریان در داخل بسته صفحات از PHE ها رخ دهد. (ببینید 1995  سندرسون) بنابراین هر جریان در عملکرد گرمایی یا هیدرولیکی متفاوت عمل   می کند.

جریان ها در این حالت همیشه بصورت جریان t هستند.

بنابراین طراحی ترتیب جریان عادی ترتیب جریان حلقوی با تندی جریان زیاد مستلزم تغییرات نسبتاً کوچک در دما می باشد.

از طرف دیگر شکل گرفتن یکسری ترتیب جریان در عمل با تندی جریان کم نیاز به تغییرات قابل توجه در دما می باشد. یک ترتیب جریان حلقوی نیاز به صفحات با دمای بییشتری نسبت به نوع های دیگر ترتیب جریان دارد.

اگر نوع صفحات در هر دو آرایش یکسان باشد. این مورد باعث کاهش ضریب انتقال حرارت کلی در نوع حلقوی می شود هر چند که افت فشار در جریان حلقوی کمتر است.

بنابراین  گرمایی و کارایی های هیدرولیکی احتیاج به تعیین مقدار بهینه آرایش صفحات جریان دارد.

در موارد خاص در نوع حلقوی و دیگر انواع ترتیب جریان نمی تواند تطبیق دما و عوارض هیدرولیکی و سپس انتقال به چند کاره ترتیب درعوض مطرح شده

جدا از تفاوتهای که در جریان انعطاف پذیری PH6 وجود دارد.

هر کدام از دو جریان ها به طریق طبقه بندی می شوند. از اینرو چون در دو انتهای کانالی از دسته صفحات اختلاف دمای رخ می دهد. موقعی که در کانالهای درونی مقایسه می کنیم این اثر خیلی آشکار موقعی که تغییرات خیلی کم است.

کاربرد صفحه های حرارتی

بهترین روشن برای انجام محاسبات 1 – روش E-NTU و همچنین روش ثبت تغییرات متوسط دما (LMTD) مورد استفاده قرار می گیرد.

براط طراحی یک مبدل خاص از هریک از این دو روش می توان استفاده کرد.

اما روش مشخص دیگری که مناسبتر است برای انجام محاسبات مبدلهادر این مورد از PHEs استفاده می کنیم که عملکرد گرمایی در دسته صفحات بستگی دارد به ترتیب جریان – شکل جریان ها – تفاوت شکل جریان سیال داخل دسته صفحاتی که حرکت می کنند به طرف لایه مرزی جریان و همچنین ضریب انتقال حرارت اثر مستقیم روی کارایی مبدل حرارتی دارد.