بیا تو پروژه

چکیده

مقدمه ...............................................................................................................................................1

فصل اول:مقدمه‌ای بر مبدل‌های حرارتی

1-1- تعریف مبدل‌های حرارتی.......................................................................................................3

1-2- طبقه بندی مبدل‌های حرارتی.....................................................................................................3

1-3- مبدل‌های حرارتی لوله‌ای (Tubular Heat Exchanger)....................................................5

1-3-1- مبدل‌های دو لوله‌ای............................................................................................................6

1-3-2- مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله.........................................................................................7

1-4- مبدل‌های حرارتی با سطوح پره‌دار (Extenled Surface Head Exchanger).....................11

1-4-1 مبدل‌های حرارتی لوله‌ای پره‌دار...........................................................................................12

1-4-2- مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای پره‌دار.................................................................................13

1-5- مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای (Plate Heat Exchanger)....................................................15

1-5-1- مبدل حرارتی صفحه‌ای واشردار.......................................................................................16

1-5-2- مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای حلزونی................................................................................17

1-5-3- مبدل‌های حرارتی لاملا...................................................................................................19

1-6- مبدل‌های حرارتی خاص.........................................................................................................19

1-6-1- مبدل‌های لوله گرمایی (Heat pipe Heat Exchanger) ..............................................19

1-6-2- مبدل‌های حرارتی با بستر سیال (Fluidiczed-bed exchequer) ...................................20

1-7 استاندارد TEMA .................................................................................................................21

1-8- جرم گرفتگی در مبدل‌های حرارتی .....................................................................................22

1-8-1- روش‌های شیمیایی .........................................................................................................24

1-8-2- روش‌های مکانیکی .......................................................................................................24

1-9- انتخاب مبدل‌های حرارتی ....................................................................................................25

فصل دوم:اصـول انتقال حـرارت در مبدل‌های حرارتی

2-1- معادله کلی‌ ضریب انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی .......................................................27

۲-۲- مقادیر تجربی‌ برای ضرایب انتقال حرارت کلی‌ در مبدل‌ها....................................................28

2-3- اختلاف دمای متوسط لگاریتمی..............................................................................................30

2-3-1- جریان همسو....................................................................................................................30

2-3-2- جریان غیر همسو............................................................................................................31

2-3-3- مبدل‌های حرارتی چند مسیره............................................................................................32

2-4- تعیین ویژگی‌ها و شرایط فرآیندی............................................................................................34

فصل سوم:اصول علمکرد و ساختار مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای گسکت دار

3-1- مقدمه....................................................................................................................................36

3-2- تاریخچه مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای....................................................................................36

3-3- مقایسه مبدل حرارتی صفحه‌ای و پوسته و لوله......................................................................37

3-4- ساختار مکانیکی مبدل حرارتی صفحه‌ای................................................................................39

3-4-1- مجموعه صفحه چارچوب...............................................................................................40

3-4-2- صفحات مبدل‌های صفحه‌ای..............................................................................................41

3-4-3- شیارها و وظیفه شیارها....................................................................................................43

3-4-4- جنس و ساختار صفحات مبدل‌های صفحه‌ای.....................................................................45

3-4-5- سایز صفحات....................................................................................................................46

3-4-6- گسکت..............................................................................................................................46

3-5- مزایا و محدودیت‌ها..................................................................................................................47

3-6- انواع دیگر مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای (نوآوری‌های دنیای مبدل های صفحه‌ای).......................49

3-6-1- مبدل‌های صفحه‌ای نیمه جوشی (Semi Welded PHE) ..................................................49

3-6-3- مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای لحیم شده (Brazed PHE) ....................................................51

3-6-3- مبدل‌های صفحه‌ای دو گانه بَوِکس (Bavex Hybrid welded PHE) .........................52

3-6-4- مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای جوشی پلیتیولار (Platdr welded PHE) ...........................53

3-6-5- مبدل‌های صفحه‌ای جوشی کمپوبلاک (Compabolc PHE) ..........................................55

3-7- کاربردهای مبدل حرارتی صفحه‌ای .....................................................................................57

3-7-1- مواردی که استفاده از مبدل‌های صفحه‌ای مناسب نیست .....................................................57

3-7-2- کاربرد در انرژی‌های تجدید پذیر (Renewable Energy) ..........................................57

3-7-3- کاربرد در صنایع شیمیایی ................................................................................................59

3-4-7- کاربرد در صنایع غذایی ...................................................................................................60

3-7-5- کاربرد در سیستم‌های تهویه و تبرید ................................................................................61

3-7-6- استفاده از مبدل صفحه‌آی در نیروگاه‌های هم زمان برق و حرارت ..................................63

3-7-7- کاربرد در صنایع نفت و گاز ........................................................................................64

3-7-8- کاربرد مبدل صحفه‌ای در صنایع دریایی ........................................................................65

فصل چهارم:طراحی مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای

4-1- روش طراحی مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای .........................................................................68

4-2- محاسبه گرمای منتقل شده ...................................................................................................68

4-3- چیدمان و توزیع جریان ........................................................................................................69

4-3-1- جهت جریان .....................................................................................................................69

4-3-2- گذر ................................................................................................................................69

4-3-3- تعداد مسیر عبور در هر گذر ............................................................................................70

4-3-4- توزیع سیال در مبدل .........................................................................................................70

4-3-5- توزیع درون کانال‌ها ..........................................................................................................71

4-3-6- تقسیم بندی چیدمان گذرها ...............................................................................................71

4-4- محاسبه دمای مجهول در یک مبدل صفحه‌ای ............................................................................73

4-5- محاسبه اختلاف دمای متوسط.................................................................................................76

4-6- طراحی و انتخاب جریان در مبدل‌های صفحه‌ای.........................................................................78

4-6-1- مدل حرارتی عمومی.........................................................................................................78

4-6-2- فاکتورهای موثر بر عملکرد جریان.....................................................................................80

4-6-2-1- صفحه انتهایی.................................................................................................................80

4-6-2-2- آرایش مسیرها و جهت جریان.........................................................................................81

4-6-2-3- نسبت دبی حرارتی........................................................................................................83

4-6-3- نحوه انتخاب آرایش و گذرها.............................................................................................84

4-7- محاسبه ضریب تصحیح در مبدل صفحه‌ای با توجه به چیدمان ..................................................86

4-8- محاسبه ضریب انتقال حرارت.................................................................................................88

4-8-1- محاسبه ضریب انتقال حرارت در جریان تک فاز ..............................................................88

4-8-2- کارایی صفحه شورون.......................................................................................................89

4-8-3- ضریب انتقال حرارت در جریان‌های دو فاز ....................................................................93

4-8-3-1- ضریب انتقال حرارت در کندانسورهای صفحه‌ای.........................................................93

4-8-3-2- ضریب انتقال حرارت در اواپراتور‌های صفحه‌ای ............................................................95

4-8-3- اثر رسوب گرفتگی در ضریب انتقال حرارت..............................................................99

4-9- محاسبه سطح انتقال حرارت......................................................................................102

4-10- محاسبه قطر هیدرولیکی کانال......................................................................................110

4-11- افت فشار در مبدل‌های صفحه‌ای......................................................................................110

4-12- انتخاب مواد(ASME) ......................................................................................111

فصل پنجم:نکات تجربی بهره برداری و چالش های پیش روی ساخت

5-1- شیوه‌های تولید مبدل صفحه‌ای ......................................................................................115

5-1-1- مبدل‌های صفحه‌ای گسکت دار ......................................................................................115

5-1-2- مبدل‌های صفحه‌ای لحیم شده ......................................................................................115

5-1-3- مبدل‌های صفحه‌ای نیم جوش شده ......................................................................................116

5-1-4- مبدل‌های صفحه‌ای تمام جوش شده ......................................................................................116

5-2- جنس صفحات ......................................................................................117

5-3- جنس گسکت ......................................................................................118

5-4- مباحث اقتصادی تولید ......................................................................................120

5-5- خوردگی، رسوب گرفتگی و ساییدگی......................................................................................121

5-5-1 مکانیزم اصلی‌ رسوب گرفتگی......................................................................................122

5-5-2- روش‌های کاهش میزان رسوب گرفتگی......................................................................................123

5-5-3- مکانیسم اصلی‌ خوردگی......................................................................................124

5-5-4- کنترل خوردگی در مبدل‌های صفحه‌ای......................................................................................126

5-5-5- ساییدگی......................................................................................127

5-6- ایمنی مبدل‌های صفحه‌ای ......................................................................................128

5-7- نکات کاربردی در بهره‌برداری و نگهداری از مبدل‌های صفحه‌ای.......................................129

فصل ششم:طراحی یک پروژه با نرم افزار Aspen Plate+

6-1- معرفی‌ نرم افزار......................................................................................131

6-2- تشریح پروژه......................................................................................132

6-3- مراحل طراحی......................................................................................132

نتیجه گیری......................................................................................144

منابع و مأخذ......................................................................................145