تحقیق مبدلهاي حراررتي دسته بندي و ساختمان انها

دسته بندي : فنی و مهندسی » معماری
مبدلهاي حراررتي دسته بندي و ساختمان انها
1. مبدلهاي دو لوله اي
2. مبدلهاي لوله مارپيچي
3. مبدلهاي لوله پوسته اي
1. مبدلهاي دو لوله اي
كه به صورت U شكل ساخته مي شود يك ازدو سيال درلولة داخلي وديگري درمجراي حلقوي بين دو لوله جريان دارند. لوله هاي هم محور به صورت مستقيم ساخته شده اند وبوسيله زانوي c ْ180 در يك انتها به هم متصل مي شوندمبدلهاي حرارتي دولوله اي درمواقعي كه سطح تبادل حرارت ورد نياز كوچك باشد وبخصوص موقعي كه يك از دوسيال گازمايع لزج ويا دبي از 50 متر مربع كوچكتر است مناسب است .
مبدل حرارتي به منظور انتقال لنرژي حرارتي بين دو سيال در دماهاي مختلف بكار مي رود .مبدلهاي حرارتي در سيستمهاي تبريد، تهويه مطبوع ، پالايشگاهها، اتومبيلها ،صنايع توليد ،نيروگاهها، بازيابي حرارت و بسياري موارد ديگر بكار ميرود.
2. مبدل لوله مارپيچي
از يك يا چندحلقه لولة مارپيچ تشكيل شده اند كه داخل يك محفظه قرارمي گيرند .
ابتدا وانتها لوله هاي مارپيچ به لوله هاي اصلي ورودي و خروجي متصل مي شوند.
جنس لوله هاي مارپيچ معمولاً فولاد كربن دار ، مس و آلياژي آن ، فولاد ضد زنگ و آلياژي نيكل مي باشد .
اگرسيالات لزج باشند از لوله هاي پره دار نيز استفاده مي شوند.
اين نوع مبدلها براي سطح تبادل حرارتي كمتر از m230وفشار هاي كمتر از 40 اتمسفرمناسب هستند .
3. مبدلهاي لوله پوسته اي
از متداولترين نوع مبدلهاي ،مبدلهاي لوله پوسته اي است كه براي انتقال حرارت مايع –مايع، مايع – سيال درحالت تبخير و مايع –سيال درحالت تقطير بكارميروند.
اين مبدل ازيك پوسته وتعدادي لوله U شكل با پره هاي طولي در داخل آن تشكيل شده است وسيال سمت پوسته در امتداد وموازي لوله ها جريان دارد .
لوله هاي مبدل
هر مبدل لوله پوسته اي از تعدادزيادي لوله تشكيل شده است كه يك سيال در دا خل وسيال ديگر درخارج آن جريان دارد . لوله ها اجزاي اساسي ومهم مبدلها مي باشند ،وسطح انتقال حرارت بين سيال جاري در درون لولها وسيال خارج آنرا تشكيل مي دهند . لوله ها معمولاً از نوع بدون درز كششي يا اكسيژن توليد مي شوند ولي اخيراً نوع درزدار (جوشكاري شده) نيز متدوال شده است و جنس آن به نوع سيال بستگي داردو معمولاًاز فلزات، آلياژهاي فلزي و يا موادغير فلزي مانند پلاستيك ها است . اگر ضريب انتقال حرارت جابجايي سمت پوسته كم باشد از لوله هاي فين دار استفاده مي شود.
قطر خارجي لوله ها استاندارد ( ، ،1، 1، 1)اينج مي باشد .
ضخامت ديواره لوله ها در واحدB.W.G اندازه گيري مي شود.
اصول كلي در طراحي مبدلهاي حرارتي
اولين مرحله درطراحي مشخصات و فرضيات مساله مي باشد ،بطوركلي مساله خاصي كه براي طرح يك مبدل حرارتي مطرح مي گردد ممكن است حاوي اطلاعات خيلي كم از قبيل دماهاودبي ها ي دوجريان گرم و سرد بوده ويا در مقابل ،داراي اطلاعات بسيار زياد همراه با جزئيات بيشتر باشد . در مسالة مورد نظرما علاوه بر دبي هاودماهاي وسيال ،عوامل ديگري ازقبيل فشارها ودماها ي كاركردي ،افت فشارهاي مجاز، بارحرارتي لازم ، اندازه مناسب ،محدوديت وزن ، قيمت و هزينة مجاز ،مواد لازم و همچنين نوع وآرايش مبدل نيزمطرح است . با افزايش خواسته هها و قيود طراحي ،انتخاب وطرح مبدل مناسب ،مشكل تر گرديده ومبدلي كه بتواند همه شرايط را ارضا نمايداز محدوديت بيشترو تنوع كمتري برخوردار است . بر اساس مشخصات مساله و نيز تجربه ، نوع مبدل وآرايش جريانها انتخاب مي گرد .
تجزيه و تحليل مبدلهاي حرارتي شامل محاسبات انتقال حرارت ،افت فشارويا تعيين ابعاد هندسي بوده و براي انجام محاسبات مربوطه ،عواملي از قبيل مشخصات سطوح وخواص هندسي انها، خواص فيزيكي سيالها ونيز مشخصات مساله لازم هستند. منظوراز مشخصات سطوح ،خواص حرارتي واصطكاك آنها مانند منحني هاي JH وfبرحسبRe مي باشد.
وبا استفاده ازروشهاي مختلف بهينه سازي دررياضيات بهترين ومناسبترين طرح رابايد انتخاب نمود . ممكن است با توجه به متغييرهاي طراحي ،تعداد زيادي جواب بدست آيد كه همگي شرايط طرح را داشته باشند .مسايل محاسبات حرارتي درمبدلها بطوركلي دو دسته هستند : اول مسايلي هستندكه درآنها نوع مبدل و اندازة آن معوم بوده و موضوع اصلي تعيين نوع انتقال حرارت ودماهاي خروجي سيال براساس دبي هاو دماهاي ورودي مي باشد . اين نوع مسايل به مسايل عملكردي مبدلهاي حرارتي شهرت دارند .