ارائه در مورد مبدل های حرارتی

1. انواع مبدل های حرارتی (موازی و جریان مخالف)
طبقه بندی شده بر اساس انواع جریان و ساختارها

انواع مبدل های حرارتی(جریان عرضی)

انواع مبدل های حرارتی(پوسته و لوله)

بافل ها:1) ایجاد جریان سه بعدی.2) افزایش سطوح تماس 3) نگه دارنده بدون لوله

انواع مبدل های حرارتی(پوسته و لوله)

گذر یک پوسته
گذر دو لوله

گذر دو پوسته
گذر چهار لوله

انواع مبدل های حرارتی(فشرده)

مبدل های حرارتی صنعتی(تماس مستقیم)

مبدل های حرارتی صنعتی(پوسته و لوله)

مبدل های حرارتی صنعتی(فشرده)

موازنه انرژی (قانون اول ترمودینامیک)
حالت پایا
انرژی جنبشی و پتانسیل قابل صرف نظر،بدون کار، بدون انتقال حرارت به بیرون

موازنه کلی انرژی سیال گرم:
موازنه کلی انرژی سیال سرد:

موازنه انرژی

2.ضریب انتقال حرارت کلی
تعریف ضریب انتقال حرارت کلی U:

شار حرارتی موضعی:

مبدل های حرارتی فین دار(H-E) با اثرات رسوب گرفتگی:

2.ضریب انتقال حرارت کلی
محاسبه Rw (رسانش در ضخامت دیواره مبدل حرارتی)

اگر ضخامت دیوار نازک باشد قابل صرف نظر است

2.ضریب انتقال حرارت کلی
فاکتور رسوب گرفتگی، محاسبه
مقدار آن به دمای کاری، سرعت سیال و مدت زمان کارکرد مبدل حرارتی بستگی دارد.

جدول 11.1 ضریب رسوب گیری های نمونه

2.ضریب انتقال حرارت کلی
بازده کلی سطح یا کارایی دمایی
اگر یکی از سیال ها گاز باشد(یا سیال با ضریب جابه جایی پایین) و دیگری مایع (یا سیال با ضریب جابه جایی بالا) یا مخلوط مایع-بخاری که جوشش یا چگالش را تحمل می کند، ضریب جا به جایی طرف گازی (یا طرف سیال با ضریب جابه جایی پایین) خیلی کوچک تر است. در این شرایط سطوح گسترده یا فین ها در طرف گازی استفاده می شوند(طرف ضریب جابه جایی پایین)

نسبت مساحت سطح فین به مساحت سطح کل به صورت بیان شده است که در آن مساحت سطح همه فین ها می باشد و بازده یک فین تنها است.

2.ضریب انتقال حرارت کلی
محاسبه Rw (رسانش در ضخامت دیواره مبدل حرارتی)

2.ضریب انتقال حرارت کلی
رابطه ساده شده برای همه انواع H-E به جز نوع فشرده
برای مبدل های حرارتی لوله های بدون فین

3.تحلیل مبدل حرارتی
خیلی مهم:
ما نمی توانیم رابطه زیر را برای محاسبات مبدل حرارتی به کار ببریم
شار حرارتی موضعی
چون که:
مجهولند، بنابراین ما نمی توانیم این رابطه را برای محاسبات مبدل حرارتی به کار ببریم
در ادامه روابط را برای کل شار حرارتی طبق و معلوم یا قابل اندازه گیری استخراج می کنیم

3.تحلیل مبدل حرارتی
اهداف: برای برقراری ارتباط بین نرخ انتقال حرارت با پارامترهای فرآیند و پارامترهای پیکربندی مبدل حرارتی

ابزارها: موازنه انرژی(قانون اول ترمودینامیک)+رابطه انتقال حرارت برای گرمای مبادله شده(Q در قانون اول)

روش ها:
1-اختلاف دمای متوسط لگاریتمی(LMTD)
2-کارآیی-تعداد واحدهای انتقال( )

مطالعه مبدل حرارتی روش 1
اختلاف دمای متوسط لگاریتمی(LMTD)

هدف: پیدا کردن رابطه ای برای انتقال حرارت مشابه:

: اختلاف دمای متوسط لگاریتمی

مبدل حرارتی جریان موازی
خیلی مهم: دمای خروجی سیال سرد هرگز از دمای خروجی سیال گرم تجاوز نمی کند

مبدل حرارتی جریان موازی
از موازنه انرژی:

که در آن Ch و Cc به ترتیب نرخ ظرفیت گرمایی سیال سرد و گرم می باشند
از روابط انتقال حرارت:

مبدل حرارتی جریان موازی

مبدل حرارتی جریان مخالف
خیلی مهم : دمای خروجی سیال سرد اکنون می تواند از دمای خروجی سیال گرم بیش تر باشد

مبدل حرارتی جریان مخالف

شرایط کاری خاص

مورد(a): یا h سیال در حال چگالش است
عدم تغییر در یا قابل صرف نظر
مورد(b): یا c یک مایع در حال تبخیر است
-عدم تغییر در یا قابل صرف نظر
مورد(c):

مبدل حرارتی چند راهه و جریان عرضی

F برای آرایش های مختلف جریان را می توان از شکل های نشان داده شده در کتاب پیدا کرد

مبدل حرارتی چند راهه

مبدل حرارتی جریان عرضی

روش شناسی برای محاسبات مبدل حرارتی
طراحی مبدل حرارتی
معلوم: نرخ های جریان سیال و Ts
مجهول: اندازه مبدل حرارتی(مساحت)

محاسبه عملکرد مبدل حرارتی
معلوم: اندازه مبدل حرارتی
مجهول: نرخ انتقال حرارت و Ts خروجی سیال

روش متوسط لگاریتمی(LMTD)
برای طراحی مبدل حرارتی روش متوسط لگاریتمی بهتر است
معلوم: نرخ های جریان سیال و Ts
مجهول: اندازه مبدل حرارتی(مساحت)
1-دمای سیال مجهول را از موازنه انرژی حساب کنید؛
2- یا را محاسبه کنید؛
3-P و R را محاسبه کرده، مقدار F را پیدا کنید؛
4-q را از معادله موازنه انرژی محاسبه کنید؛
5-A را از تعیین کنید؛

مطالعه مبدل حرارتی روش 2
کارآیی-تعداد واحدهای انتقال

هدف: پیدا کردن رابطه ای برای انتقال حرارت مشابه:

روش کارآیی-NTU
به یاد بیاورید که: هدف اصلی مبدل حرارتی(H-E)
رسیدن به اختلاف دمای ماکزیمم در یکی از سیال ها است.

نرخ انتقال حرارت ماکزیمم ممکن برای H-E چیست؟
-نرخ انتقال حرارت ماکزیمم می تواند در یک مبدل
حرارتی جریان مخالف با طول بی نهایت حاصل شود
-اختلاف دمای ماکزیمم که می تواند توسط یکی از
سیال ها حاصل شود برابر است با . چرا؟؟؟؟؟؟
نرخ ظرفیت گرمایی سیال ها:

پس می توانیم بگوییم که: توجه داشته باشید که: از لحاظ عددی می توانیم بگوییم

اما از لحاظ فیزیکی غیر ممکن است که سیال با Cmax به
ماکزیمم اختلاف دمای برسد.

روش کارآیی-NTU
تعریف ها

کارآیی:

تعداد واحد های انتقال:

روش کارآیی-NTU
برای جریان موازی با

از روش 1 برای جریان مخالف، داریم:

روش کارآیی-NTU
برای جریان موازی با

حالا می خواهیم کارآیی را در رابطه(*) دخالت دهیم:
با باز آرایی سمت چپ معادله بالا به صورت:

روش کارآیی-NTU
برای جریان موازی با و
برای نیز ممکن است همان نتیجه حاصل شود

می توانیم را از معادله بالا به صورت زیر پیدا کنیم:

روش کارآیی-NTU
کارآیی برای جریان مخالف با

روش کارآیی-NTU
برای جریان مخالف با

روش کارآیی-NTU
نمایش گرافیکی معادلات موجود در جداول 11.3 و11.4

روش کارآیی-NTU

نکات مهم از شکل ها و جداول
توجه داشته باشید که برای به عنوان مثال در یک بویلر، کندانسور یا مبدل حرارتی تک جریانی برای همه نوع آرایش جریان توسط معادله a11.35 داده شده است.
بنابراین برای ، چنین برمی آید که رفتار مبدل حرارتی مستقل از آرایش جریان است.
اگر همه مبدل های حرارتی، صرف نظر از مقدار Cr، تقریبا کارآیی یکسانی دارند، و کارآیی را دوباره می توان از معادله a11.35 به دست آورد.
به طور کلی تر برای Cr>0 و NTU>0.25، مبدل جریان مخالف موثرترین است.
برای همه مبدل ها، مقادیر مینیمم و ماکزیمم کارآیی به ترتیب با 0= Cr و 1= Cr مرتبط هستند

روش کارآیی-NTU برای بررسی عملکرد
و را محاسبه کرده، را تعیین کنید.
NTU را از محاسبه کرده را بیابید.
را محاسبه کنید.
را محاسبه کنید.
Ts خروجی سیال مجهول را محاسبه کنید.

روش کارآیی-NTU برای طراحی
و را محاسبه کرده، را تعیین کنید.
را محاسبه کنید.
q و را محاسبه کنید.
NTU را از نمودار یا معادله به دست آورید.
A را از NTU محاسبه کنید.

5.روش شناسی برای محاسبه مبدل حرارتی
طراحی مبدل حرارتی –متوسط لگاریتمی(LMTD)
معلوم: نرخ های جریان سیال و Ts
مجهول: اندزه مبدل حرارتی(مساحت)
برای طراحی متوسط لگاریتمی(LMTD) بهتر از است.
محاسبه عملکرد مبدل حرارتی
معلوم: اندازه مبدل حرارتی
مجهول: نرخ انتقال حرارت و Ts سیال خروجی
روش برای محاسبه عملکرد مفید است.

تعداد صفحات : 52 | فرمت فایل : pptx

بلافاصله بعد از پرداخت لینک دانلود فعال می شود