تحلیل مبدل حرارتی شل اند تیوب

تحلیل مبدل حرارتی شل اند تیوب

چکیده:

مبدلهای حرارتی یکی از تجهیزات حیاتی در واحدهای فرآیندی تولید مواد کرایوژنیک میباشند که کارکرد مناسب آنها نقش تعیین کنندهای در بازده تولید دارد. راندمان بالای مبدلهای حرارتی در فرآیند تولید ماده کرایوژنیک بر سودآوری و اقتصادی شدن فرآیند تولید، تأثیر بسزایی دارد. در تحقیق حاضر انواع مبدل های حرارتی به عنوان یکی از اصلی ترین تجهیزات در فرآیند تولید مواد کرایوژنیک معرفی شده و عملکرد آنها بر اساس معیار هایی همچون دما و فشار عملیاتی، سطح تبادل حرارت، مقیاس تولید، هزینه ساخت و … مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به بررسی های صورت گرفته، مبدل زوج لوله لینده، زوج لوله با جداکننده سیمی، لوله ای چندگانه و دسته لوله ای از جمله مبدل های مورد استفاده در واحدهای تولیدی در مقیاس کوچک هستند. انواع دیگری از مبدل نظیر مبدل لوله ای کالینز، پارکینسون، جیاک هامپسون و صفحه ای پره دار اغلب در واحدهای تولیدی مقیاس بزرگ کاربرد دارند.

واژه های کلیدی:

مبدل حرارتی شل اند تیوب تحلیل مبدل فلوئنت و گمبیت

فهرست مطالب

فصل اول

1^_1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 6

1^_2 تاریخچه مبدل حرارتی صفحه ای ……………………………………………………………………………………………………. 7

1^_3 انتقال حرارت ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 9

1^_4 انتقال حرارت هدایتی …………………………………………………………………………………………………………………….. 10

1^_5 انتقال حرارت جابجایی …………………………………………………………………………………………………………………. 11

1-6 ضریب انتقال حرارت جابجایی ………………………………………………………………………………………………………. 11

1-7 انتقال حرارت تشعشعی …………………………………………………………………………………………………………………. 12

1-8 تفاوت انتقال حرارت تشعشعی با انتقال حرارت هدایتی و جابجایی ……………………………………………. 12

1-9 مقاومت حرارتی ……………………………………………………………………………………………………………………………… 13

فصل دوم

2^_1 مبدل حرارتی ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 14

2^_2 دسته بندی مبدل های حرارتی …………………………………………………………………………………………………….. 14

2^_3 بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم ……………………………………………………………………………… 15

……………………………………………………………………. 15Recuperative 2^_3^_1 مبدل های حرارتی نوع

2^_3^_2 مبدل های حرارتی نوع Regenerative ……………………………………………………………………. 15

2^_3^_3 مبدل های حرارتی نوع تماس مستقیم ………………………………………………………………………….. 15

2^_4 بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم ………………………………………………………………………………………. 15

2^_4^_1 مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو …………………………………………………………………………. 16

2^_4^_2 مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو ………………………………………………………………… 16

2^_4^_3 مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم ……………………………………………………………….. 16

2^_5 بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم ………………………………………………………………… 17

2^_6 بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها …………………………………………………………………………… 17

2^_6^_1 مبدل های لوله ای ………………………………………………………………………………………………………….. 18

2^_6^_1^_1 مبدل های حرارتی دو لوله ای ……………………………………………………………………………….. 18

2^_6^_1^_2 مبدل های حرارتی پوسته و لوله ……………………………………………………………………………. 18

2^_6^_1^_3 مبدل های حرارتی لوله ای حلزونی ……………………………………………………………………….. 19

2^_6^_2 مبدل های حرارتی صفحه ای ………………………………………………………………………………………….. 20

2^_6^_2^_1 مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار …………………………………………………………………… 20

2^_6^_2^_2 مبدل های حرارتی صفحه ای حلزونی …………………………………………………………………… 21

2^_6^_2^_3 مبدل های حرارتی لاملا ………………………………………………………………………………………… 21

2^_6^_3 مبدل های حرارتی با سطوح پره دار ……………………………………………………………………………….. 22

2^_6^_3^{_1 مبدل های صفحه ای پره دار …………………………………………………………………………………. 22}

2^_6^_3^_2 مبدل های لوله ای پره دار ……………………………………………………………………………………… 23

2.7 تصاویر انواع مبدل حرارتی ……………………………………………………………………………………………………………… 24

فصل سوم

اجزاء مختلف مبدل ها …………………………………………………………………………………………………………………… 32 3^_1

3^_2 لوله ها …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 32

3^_3 پوسته ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 33

3^_4 صفحه لوله ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 33

3^_5 کانال ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 33

3^_6 تیغه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 33

3^_7 سر پوسته ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 34

3^_8 بافل ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 34

3^_9 اصول طراحی مبدل های حرارتی ………………………………………………………………………………………………….. 35

3^_10 معرفی نرم افزار ……………………………………………………………………………………………………………………………. 37

فصل چهارم

4^_1 اطلاعات و توصیف مسئله ………………………………………………………………………………………………………………. 39

4^_2 رسم هندسه و مش بندی در نرم افزار گمبیت …………………………………………………………………………….. 41

4^_3 نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………………………………………… 48

منابع و مآخذ …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 49