9685

بررسي انواع مبدلهاي حرارتي و راهكارهاي افزايش بازدهي آنها

1398

آقاي دكتر منصور عليزاده

انتقال حرارت به طور كلي در حركت حرارت از دماي بالا به دماي پايين گفته مي¬شود. زماني¬كه بين دو نقطه گراديان دمايي وجود داشته باشد، بين آنها انتقال حرارت صورت مي¬گيرد. به طور كلي حرارت به سه صورت هدايتي، جابجايي و تابشي منتقل مي¬شود. دسته¬بندي مبدل¬هاي حرارتي مي¬تواند بر اساس پيوستگي يا تناوب جريان، پديده انتقال، نوع جريان و ساختمان مبدل انجام پذيرد. در مبدل¬هاي حرارتي با جريان پيوسته ، مجاري سيال گرم و سرد ازهم تفكيك شده¬اند به طوري كه سيال گرم در مجاري مخصوص خود و سيال سرد نيز در مجاري مربوط به خود جريان دارند. بر مبناي پديده انتقال تبادل انرژي بين دو سيال به صورت تماس مستقيم يا غيرمستقيم صورت مي¬گيرد: در نوع مستقيم، حرارت بين دو سيال كه با هم تماس مستقيم دارند مبادله مي¬شوند. معمولا يكي از اين دو سيال گاز و ديگري مايع است كه با فشار بخار خيلي پايين و پس از تبادل حرارت به سادگي قابل تفكيك هستند. در نوع غيرمستقيم، حرارت ابتدا به يك سطح جامد نفوذناپذير منتقل مي¬شود و سپس از آن به سيال سرد انتقال مي-يابد. بر مبناي نوع جريان كه شامل جريان همسو و ناهمسو و جريان متقاطع مي¬باشد. مبدل¬هاي حرارتي از نظر ساختمان به شش دسته تقسيم¬بندي مي¬شوند كه عبارت¬اند از: مبدل¬هاي حرارتي لوله¬اي، مبدل¬هاي حرارتي صفحه¬اي، مبدل¬هاي حرارتي پره¬اي، مبدل¬هاي حرارتي فشرده، بازياب حرارتي و مبدل¬هاي حرارتي shell& coil. مبدل¬هاي حرارتي لوله¬اي اين مبدل¬ها به دو دسته عمده تقسيم¬بندي مي¬شوند: دو لوله اي و پوسته و لوله مبدل¬هاي حرارتي صفحه¬اي داراي تنوع زيادي هستند كه در اين ميان مهم ترين آنها عبارتند از: مبدل حرارتي صفحه-اي جوش كامل، مبدل حرارتي صفحه¬اي لحيم شده , مبدل حرارتي صفحه¬اي شاسي يا مبدل حرارتي صفحه¬اي واشردار، در مبدل حرارتي صفحه¬اي جوش كامل يك بسته كامل صفحات جوش خورده بين دو صفحه انتهايي در يك قالب معمولي پيچ شده است. مبدل گرمايي صفحه پشته¬اي طراحي ديگري از مبدل گرمايي صفحه جوش خورده است كه در آن صفحات مستطيلي به صورت پشته¬اي درآمده و در لبه¬ها جوش خورده است. حداكثر مساحت سطحي بيش از 10000 مترمربع مي¬تواند در يك واحد تعبيه شود. حداكثر دماي عملياتي بالقوه 815 درجه سلسيوس با فشار عملياتي 20 مگاپاسكال است مبدل¬هاي حرارتي صفحه¬اي، از صفحات نازك كه كانال¬هاي جريان را تشكيل مي¬دهد، ساخته مي¬شوند. جريان¬هاي سيال، توسط صفحات مسطح كه يا به صورت صاف و يا موج دار هستند، از هم جدا مي¬شوند. اين مبدل¬ها براي انتقال گرما بين گاز، مايع يا جريان هاي دوفاز، استفاده مي¬شوند. اين مبدل¬ها مي¬توانند به صورت زير دسته¬بندي شوند: صفحه¬اي واشردار، صفحه¬اي حلزوني و لاملا واژه گذر در مبادله¬كن¬هاي گرماي صفحه¬اي واشردار، به گروهي از كانالها (مسير عبور جريان در دو صفحه مجاور) اطلاق مي¬شود كه در آنها جريان در يك جهت باشد.انواع آن آرايش يك گذري.دو گذري و چند گذري است كه هركدام ويژگي خاص خود را دارند. مبدل گرمايي صفحه حلزوني از دو نوار نسبتا طويل از فلز ورقه¬اي تشكيل شده است كه با گل ميخ¬هاي جوش خورده براي فاصله گذاري صفحه مجهز شده است و به صورت مارپيچ حول يك ميله تقسيم براي تشكيل يك جفت كانال در بررسي مبدل¬هاي حرارتي دو گونه مساله وجود دارد: مسائلي كه در آنها دماهاي ورودي دو سيال گرم و سرد معلوم بوده و دماهاي خروجي يا داده شده¬اند و يا با موازنه انرژي به راحتي قابل محاسبه¬اند- مسائلي كه در آنها فقط دماهاي ورودي دو سيال معلوم است و در حقيقت مبدل موجود بوده و هدف يافتن دماهاي خروجي سيال گرم و سرد مي-باشد. براي حل اين دو نوع مسئله از دو روش LMTD يا اختلاف دماي ميانگين لگاريتمي (Tlm) و Effectiveness- NTU استفاده مي¬شود روشهاي افزايش انتقال حرارت: تكنيكهاي مختلف افزايش انتقال گرما در داخل مجراها عمدتا به دو صورت فعال و غيرفعال تقسيم مي¬شوند. روش¬هاي غيرفعال تكنيك¬هاي بالقوه (غيرفعال) انرژي¬هاي غير خارجي به جز كار پمپاژ، براي ايجاد افزايش لازم است اين روش¬ها به صورت زير طبقه¬بندي شده¬اند: زبري سطح. سطح گسترده داخلي .محرك¬هاي بيرون راننده.جريان چرخشي(مغشوش كننده ها).افزاينده¬ها.

9/12/2020 12:00:00 AM

71885

1400/05/26

Investigating the types of heat exchangers and strategies to increase their efficiency

مبدل حرارتي-بازدهي-انتقال حرارت