عنوان پایان نامه : طراحی مبدل های حرارتی صفحه ای و فرآیند تولید آنها
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:98
پایان نامه کارشناسی
مهندسی مکانیک –حرارت وسیالات
فهرست مطالب: صفحه
چکیده 1
فصل 1 2
ساختمان و عملکرد مبدلهای صفحه ای 2
2-1 سابقه تاریخی استفاده از مبدل ها 4
3-1 ساختمان 6
4-1 مشخصه های عمومی مبدل های صفحه ای 8
فصل 2 12
ساختار و کارکرد مبدل های حرارتی صفحه ای 12
1-1-2 الگوهای صفحه ای شیاردار 13
2-2 ارزیابی مبدل های حرارتی صفحه ای 14
1-2-2 مبدل حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده (BPHE) 15
2-2-2 مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوش شده 15
3-2-2 مبدل های حرارتی صفحه ای کاملا جوش شده 16
4-2-2 مبدل حرارتی صفحه ای با شکاف عریض 17
5-2-2 مبدل های حرارتی صفحه ای دو جداره 18
6-2-2 مبدل حرارتی صفحه ای گرافیت دیابون 18
7-2-2 مبدل حرارتی صفحه ای مینکس 19
3-2 بهره برداری و انتخاب مبدل حرارتی صفحه ای 19
فصل 3 22
کاربردهای صنعتی مبدل های صفحه ای 22
1-3 صنایع غذایی 22
2-3 سیستم های تهویه و تبرید 24
3-3 استفاده از مبدل ها در گرمایش بخش های خدماتی و تولید هم زمان 26
4-3 استفاده از این مبدل در صنایع نفت و گاز فراساحلی 28
5-3 کاربردهای دریایی مبدل های صفحه ای 29
6-3 فرایندهای شیمیایی 30
7-3 استفاده از مبدل های صفحه ای در صنایع خمیر و کاغذ 33
8-3 استفاده از مبدل های صفحه ای در سیستم های انرژی خورشیدی 34
9-3 نتیجه گیری 36
فصل 4 37
فرایند تولید مبدلهای صفحه ای 37
1-4 جنس صفحات 37
2-4 جنس واشرها 40
3-4 شیوه های تولید مبدل ها 42
1-3-4 مبدل های صفحه و قاب 43
2-3-4 مبدل های حرارتی لحیم شده 43
3-3-4 مبدل های صفحه ای نیم جوش شده 44
4-3-4 مبدل های حرارتی صفحه ای تمام جوش شده 45
فصل 5 46
فرایند طراحی مبدلهای صفحه ای 46
1-5 مقدمه 46
2-5 معادلات اصلی طراحی و معادله انرژی 47
3-5 روش های طراحی حرارتی 50
1-3-5 روش اختلاف دمای متوسط لگاریتمی 51
2-3-5 روش 55
4-3-5 روش اندازه بندی و درجه بندی مبدل ها 59
4-5 روش های طراحی هیدرودینامیکی 62
5-5 ضریب انتقال حرارت کل متغیر 66
6-5 اختلاط حرارتی 67
7-5 خصوصیات مبدل 71
8-5 افت فشار در مبدل های صفحه ای 75
9-5 تصحیح اختلاف درجه حرارت متوسط لگاریتمی 76
10-5 رسوب 78
11-5 محدودیت های فشار 81
12-5 محدودیت های درجه حرارت 81
13-5 محدودیتهای دیگر 82
منابع 94
چکیده
مبدلهای حرارتی صفحه ای تجهیزات بسیار مهمی هستند که به صورت گسترده در فرایندهای حرارتی ، حرارت و برق ، تهویه مطبوع و تبرید ، بازیافت حرارت ، صنایع تولیدی و حمل و نقل استفاده می شوند . تحقیقات مداوم برای دستیابی به راندمان بیشتر و قیمت کمتر نهایتاً منجر به توسعه و تکمیل چندین نوع مبدل حرارتی غیر از مبدل پوسته و لوله (که متداول است) گردید.
یکی از موفق ترین مبدل های حرارتی عبارت است از مبدل حرارتی صفحه ای با واشر سرتاسری که اولین بار در 1930 عرضه گردید تا بتواند جوابگوی نیازهای بهداشتی صنایع شیر باشد.
این پایان نامه به مبدلهای حرارتی صفحه ای ( PHE ) می پردازد که یکی از مشهورترین انواع مبدل ها در صنعت هستند . هدف کلی این پایان نامه تشریح جامع این نوع از مبدلها اعم از فرایند طراحی و تولید و مزایا و معایب آنهاست .
فصل 1
ساختمان و عملکرد مبدلهای صفحه ای
1-1 مقدمه
فرایند تبادل حرارتی میان دو یا چند سیال با دماهای مختلف در اغلب فرایندهای صنعتی، تجاری و خانگی اتفاق می افتد و معمولا برای این کار از مبدل های حرارتی استفاده می شود. طیف وسیعی از مبدل های حرارتی با شکل، اندازه، نحوه انتقال حرارت و ویژگی های متفاوت دیگر استفاده می‌شوند که در فرایندهای مختلف، صنایع نفت، نیروگاه ها، حمل و نقل، تهویه، تبرید، و صنایع بیومیدیکال و سرمازای کریوژنیک و غیره مورد بهره برداری قرار می گیرند. مبدل ها را می توان براساس نحوه تماس (مستقیم و غیرمستقیم) دسته بندی کرد. در گذشته گرمای انتقال یافته از طریق سیالات با تماس مستقیم انجام می شد و دیواره سیالات را از هم جدا نمی کرد. در این شیوه به علت فقدان دیواره میان سیالات، دماهای اپروچ یا تقریب دقیق تری به دست می آید و انتقال حرارت غالبا همراه با انتقال جرم نیز می باشد. برج خنک کن نمونه ای از یک مبدل حرارتی از نوع تماس مستقیم است. در مبدل های حرارتی که از تماس غیرمستقیم یا ترانسمورال استفاده می کنند، یک دیواره (به شکل ورق، لوله یا در مواردی به صورت دیگر اشکال غیر دایره ای جریان سیالات داغ و سرد را از هم جدا می کنند و تبادل حرارت میان آن ها از طریق این سطح اتفاق می افتد. مبدلهای حرارتی پوسته و لوله و صفحه ای (یا صفحه و قاب) نمونه هایی از مبدل های تماس غیرمستقیم هستند؛ سیستم بازیاب حرارت گردان نیز نمونه ای از مبدل تماس غیرمستقیم است که در آن گرما به شیوه انتقالی مبادله می شود. مبدل ها را می توان براساس ویژگی های ساختاری آنها، وضعیت های انتقال حرارت و مشخصه های کارکرد حرارتی طبقه بندی کرد.
شدت رقابت در بازارهای جهانی و نیاز روز افزون به صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش اثرات زیست محیطی فرایندها سبب شده است که مصرف کنندگان به سمت استفاده از مبدل های با کارایی بالا متمایل شوند. با وجودی که هنوز به وفور از مدل های حرارتی پوسته و لوله در صنایع مختلف استفاده می شود و کارایی آن ها را می توان با استفاده از وسایل تقویتی در آن ها بسیار بالا برد ، اما به نظر می رسد که این مبدل ها از نظر نسبت قطرها و مساحت سطح هیدرولیک به حجم بسیار بزرگ هستند. آگاهی مهندسین از این مشکل سبب توسعه انواع مبدلهای مختلف دیگر شده است که کارایی بالایی دارند و بسیار جمع و جورترند . یک مبدل حرارتی کم حجم یا جمع و جور مبدلی است که چگالی مساحت سطح انتقال آن در حداقل یکی از طرف های سیال بیش تر از 700 m2/m3 باشد .این مبدل ها نه تنها جای کوچکتری اشغال می کنند بلکه ویژگی های ساختاری آن ها به گونه ای است که کارایی هیدرولیکی – حرارتی بهتری ایجاد می کنند و بازدهی انرژی آن ها بیش تر و هزینه های بهره‌برداری از آن ها، هزینه های سرمایه ای و مواد در آن ها کمتر است.
هر چند مبدل های حرارتی صفحه ای (PHE) به لحاظ جمع و جور بودن در رده پایین طبقه‌بندی مبدل ها بر این اساس قرار می گیرند ، اما این مبدل ها نسبت به مدل های دیگر بسیار جمع و جورتر، دارای مزایای زیاد و ویژگی های کاری منحصر به فردی هستند. از جمله این مزایا می‌توان به درجه بندی حرارتی قابل انعطاف این مبدل ها (به راحتی می توان صفحات را اضافه یا کم کرد تا جوابگوی نیازهای مختلف به بار حرارتی باشند)، تمیزکاری راحت آن ها در شرایط بهداشتی حاد (مثلا در صنایع غذایی) دارویی و صنایع فرآوری لبنیات)، اختلاف دمای اپروچ پایین در هنگام استفاده از شیوه جریان معکوس یا مخالف خالص (که برای مواردی لازم است که در آن ها به شرایط کرایوژنیک و تعدیل روند کاهش دمای شماری از سیالات فرایند نیاز داریم)، و افزایش کارایی انتقال حرارت اشاره کرد؛ بنابراین طرح PHE ها ماهیتا بسیار خاص است چرا که توأما باید به انواع صفحات و شیارهای سطحی آن ها، آرایش جریان ها، مشخصه های عملکردی آن ها و ویژگی های ساختاری و کاری آن ها اشاره کرد.
برای خرید این پایان نامه بر روی کلمه ی " خرید محصول" کلیک کنید
