دانلود مقاله در مورد مبدل‌هاي حرارتي
دسته بندي :
مقاله »
مقالات فارسی مختلف
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 5 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
مبدل‌هاي حرارتي ? 1
مبدل‌هاي حرارتي
مبدل‌هاي حرارتي، دستگاههايي هستند كه به كمك آنها ميتوان در اثر تماس غيرمستقيم دو سيال، سيالي را سرد يا گرم كرد. در مورد اين كه كدام يك از دو سيال داخل لوله و كدام يك خارج لوله و در پوسته جريان داشته باشد، ميتوان معيارهاي زير را مدنظر قرار داد.
بهتر است سيال با ظرفيت حرارتي بيشتر در لوله داخلي و سيال با ظرفيت كمتر در لوله خارجي باشد، چون با نصب ظرفيت فين (پره) در لوله خارجي ميتوان ضريب كلي انتقال حرارت (U) را افزايش داد.
سيال خورنده در لوله داخلي جريان داشته باشد تا در اثر نشت احتمالي به محيط نشت نكند.
بهتر است فاز سمي در لوله داخلي جريان داشته باشد تا در اثر نشت احتمالي به محيط نشت نكند.
سيالي كه دماي آن به دماي محيط نزديكتر است، در لوله خارجي باشد.
سيالي كه تمايل به رسوبگذاري بيشتري دارد در لوله خارجي باشد.
مطابق شكل 1-1، براي محاسبه انتقال حرارت بين دو سيال ميتوان از روابط زير استفاده نمود:
qA = mA cPA (T2 – T1)A
qB = mB cPB (T1 – T2)B
q = AU∆TLn
AU = AoUo = AiUi
= LMTD
مبدل‌هاي حرارتي ? 3
كه در اين رابطه، U ضريب كلي انتقال حرارت، Ui ضريب كلي انتقال حرارت مربوط به سطح داخلي و ∆Tln متوسط لگاريتمي اختلاف دما (Log Mean Temperature Difference) ميباشد.
شكل 1-1 مبدل حرارتي دو لولهاي و مدار الكتريكي مشابه آن
آرايش مختلف جريانها در مبدل‌هاي حرارتي در شكل 1-2 آورده شده است. در اين شكل، محور افقي تمام حالتها معرف طول مبدل ميباشد.
در مورد تبخيركنننده حالت (و) ميتوان گفت كه جريان با دماي بالاتر انرژي خود را به جريان خنكتر ميدهد و باعث به جوش آوردن جريان با درجه حرارت پايين در درجه حرارت ثابت ميشود، بهطور مشابه در حالت (د) اين وضعيت برقرار است.
براي داشتن سرعت بيشتر، لولههاي كوتاهتر و كاهش مشكل انبساط از مبدل‌هاي چند مسيره استفاده ميشود.
شكل 1-2 آرايش مختلف جريانها در مبدل‌هاي حرارتي
همانطور كه قبلاً اشاره شد، رابطه بالا براي مبدل‌هاي حرارتي دو لولهاي صادق است، ولي اگر مبدل به صورتهاي ديگر (مبدل با يك پوسته و با مضربي از دو مسير لوله، با دو پوسته و با مضربي از چهار مسير لوله، مبدل حرارتي با جريان عمود بر هم يك مسيره كه هر دو سيال غيرمخلوط هستند و ...) باشد مقدار گرماي انتقال يافته از رابطه زير به دست مي
مبدل‌هاي حرارتي ? 4
آيد.
q = AUF∆Tln
كه F ضريب تصحيح بوده و مقدار F براي انواع مختلفي از دياگرامهاي مربوط به دست ميآيد. طراحي مبدل (محاسبه سطح مبدل) در صورت منوط به انجام حدس و خطاست، ولي با تعريف كارايي مبدل حرارتي، اين طراحي آسانتر صورت ميگيرد. اين روش كه ناسلت آن را پايهگذاري كرد به نام روش تعداد واحدهاي انتقال (N.T.U يا Number of Transfer Unit) معروف است. در ادامه به طور خلاصه به اين روش پرداخته ميشود:
انتقال حرارت واقعي
= كارايي مبدل حرارتي =
ماكزيمم انتقال حرارت
با توجه به اينكه q = CH(THi – Tho) = CC(TCo – Tci) (توجه شود كه C=m.c كه c ظرفيت حرارتي است). به راحتي ميتوان دريافت كه هر جريان كه داراي بيشتري اختلاف دما باشد، بايد كمترين C را نيز داشته باشد. يعني:
Cc > Cmin يا CH > CC " ∆Tc > ∆TH (1 اگر
CH > Cmin يا CC > CH " ∆TH > ∆Tc (2 اگر
چون در تعريف كارآيي، براي ماكزيمم انتقال حرارت (مخرج تعريف) سطح مبدل را بينهايت تصور ميكنيم. پس دماي خروجي جريان سرد (در حالت CH > CC) ميتواند به دماي ورودي جريان گرم برسد (بهطور مشابه دماي خروجي جريان گرم در حالت CH
شكل 1-3 توزيع دما در مبدل مختلف جريان سرد بيشترين اختلاف دما را دارد.
اهميت اين رابطه در طراحي اين است كه فقط احتياج به دانستن دماهاي ورودي جريان گرم و سرد است، البته به شرط آن كه كارايي مبدل حرارتي (
مبدل‌هاي حرارتي ? 4
) معلوم باشد.
محاسبات رياضي نشان داده است كه كارآيي مبدلها فقط تابعي از نسبتهاي ميباشد كه U ضريب كلي انتقال حرارت و A سطح مبدل حرارتي است، دو حالت بسيار ساده زير مويد اين مطلب است:
در صورتي كه در مبدل مختلف الجهت C=1 باشد، داريم:
در صورتي كه كندانسور و يا تبخيركننده داشته باشيم، ملاحظه شد كه دماي يك جريان ثابت ميماند، در مورد اين جريان C = 0 or Cmax " ∞
در ضمن هرچه NTU بيشتر شود، كارايي مبدل بيشتر ميشود، به شرط آن كه در مورد مبدل‌هاي همجهت مقدار NTU از سه و در مبدل‌هاي مختلفالجهت مقدار NTU از 5 بيشتر نباشد. كاهش نسبت نيز بر افزايش كارايي مبدل اثر دارد، ولي اين كاهشِ نسبت نميتواند تا صفر شدن دبي يكي از جريانها ادامه يابد، چرا كه در اين صورت از مبدل تنها يك جريان عبور ميكند كه با اساس كار مبدل منافات دارد.
منـــبــــع:
معاضد، محمدتقي و ديگران، مهندسي شيمي، انتشارات اركان، زمستان 1379