رفتن به مطلب

پست های پیشنهاد شده

[TABLE=class: pn-listpages-table-border, width: 100%, align: center]

[TR]

[TD=colspan: 2, align: right]bullet_title.gif مبدل حرارتي [/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=align: justify]287.jpg[/TD]

[TD=class: pn-normal, align: justify][TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD=width: 5%]نام تجهيز :[/TD]

[TD=class: data]مبدل حرارتي (Heat Exchanger)[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=class: data, colspan: 2]چكيده:

مبدل حرارتي دستگاهي است كه براي انتقال حرارت موثر بين دو سيال (گاز يا مايع) به ديگري استفاده مي‌گردد. از رايج‌ترين مبدل‌هاي حرارتي رادياتور خودرو و رادياتور شوفاژ است. مبدل هاي حرارتي در صنايع مختلف از جمله گرم كردن فضا، سرد سازي، تهويه مطبوع، خودرو، نفت و گاز و بسياري صنايع ديگر مورد استفاده قرار مي‌گيرند. مكانيزم انتقال حرارت بصورت جابجايي و هدايت مي باشد. يك مثال معمول از مبدل هاي حرارتي رادياتور ماشين مي باشد،كه در آن آبي كه با حرارت موتور ماشين داغ شده است ، حرارت آن از طريق رادياتور به جريان هوا منتقل مي كند. از انواع مبدل ها مي توان به مواردي چون

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
(Tubular Heat Exchanger) (كه خود اين مبدل ها بر اساس شكل به مبدلهاي لوله اي U شكل، مبدلهاي دو لوله اي ساده و مبدل هاي دو لوله اي كويل دار تقسيم بندي مي شوند.) ،

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
(Shell & Tube Heat Exchanger)، مبدل هاي صفحه اي (Plate heat exchanger)،

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
(Fin Heat Exchangers) اشاره كرد.

مقدمه:

مبدل ها وسايلي هستند كه در صنعت براي انتقال حرارت بين دو سيال بكار مي روند. در ابتدا سعي مي شود تا آنجا كه ممكن است براي گرم كردن و سرد كردن جريان ها از خود سيال هاي موجود در فرايند استفاده شود . بعد از حداكثر كردن ميزان بازيافت حرارت در شبكه مبدل حرارتي بار هاي گرمايشي و سرمايشي كه از طريق بازيافت حرارت تامين نشده اند بايد توسط سرويس هاي جانبي (Utility) تهيه شوند . مكانيزم انتقال حرارت بصورت جابجايي و هدايت مي باشد.

نحوه قرار گرفتن سيال ها در كنار يكديگر مي تواند به چندين صورت مختلف باشد:

- جريان همسو (co-current) : دو سيال از يك طرف مبدل وارد شده و هر دو از طرف ديگر خارج مي شوند. بعضي در مبدل نيز هردو در يك سو حركت مي كنند . نتيجتاً در مبدل نيز هر دو در يك سو حركت مي كنند. (شكل 1)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206001.JPG

شكل 1 - جريا نهاي همسو

- جريان ناهمسو (counter-current): هركدام از سيال ها از جهات مخالف وارد و خارج مي شوند ( يكي از سيا لها از يك جهت و سيال ديگر از جهت ديگر وارد مي شود) و دو سيال در مبدل به صورت ناهمسو جريان دارد.(شكل 2)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206002.JPG

شكل 2 - جريان هاي ناهمسو

- جريان متقاطع (cross-flow): يكي از سيال ها از يك جهت و سيال ديگر در جهت عمود بر آن جريان دارد. مشخص ترين نمونه آن رادياتور ماشين مي باشد كه جريان آب از بالا به پايين در لوله ها و جريان هوا عمود بر آن مي باشد.(شكل 3 )

 

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206003.JPG

شكل 3 - جريان هاي متقاطع

- جريان چندگذر (multi pass): كه در آنها جريان هاي دو سيال به صورت چندتايي در مبدل چيده شده اند .(شكل 4)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206004.JPG

شكل 4 - جريان هاي چند گذر

تقسيم بندي مبدل ها

مبدل ها را مي توان از جهات گوناگون تقسيم بندي كرد. ابتدا عناوين اين تقسيم بندي ذكر مي گردد و سپس در مورد هركدام توضيحاتي ارائه مي شود.

تقسيم بندي بر اساس خصوصيات سيال هايي كه در مبدل ها جريان دارد:

اين تقسيم بندي بر اساس سيال فرايندي مبدل شكل گرفته است. البته تفاوت بين ضرايب انتقال حرارت گازها و مايعات در تعيين شكل مبدل نقش موثري دارد.

مايع/ مايع

در اين نوع مبدل هاي حرارتي هر دو سيال مايع هستند و مكانيزم انتقال حرارت براي هر دو ، انتقال حرارت اجباري است. انتقال حرارت در اين مبدل ها به علت بالا بودن ضريب انتقال حرارت مايعات بالاست.

گاز/ مايع

در اين مبدل ها يك سيال مايع و سيال ديگر گاز است. معمولاً براي خنك نمودن سيال گرم توسط هوا استفاده مي شود. جريان مايع با سرعت كافي داخل لوله پمپ مي شود كه اين موجب بالا بودن ضريب انتقال حرارت طرف لوله ها مي شود. هوا به صورت متقاطع بر روي لوله ها جريان مي يابد. جريان هوا مي تواند به صورت جابجايي اجباري يا آزاد باشد.

گاز/گاز

معمولاً كمتر اتفاق مي افتد كه در مبدل ها هر دو سيال گاز باشند مگر اينكه يكي از گازها در فشار بالا باشد .

گاز فشار بالا كه دانسيته آن بيشتر است در داخل لوله ها جريان مي يابد. البته ضريب انتقال حرارت در اين موارد خيلي كوچك است و براي انتقال حرارت مناسب بايد تدابيري انديشيد كه در مباحث بعد در اين مورد بحث مي شود.

كندانسورها

در اين مبدل هاي حرارتي جريان بخار يك سيال توسط مايع (مثلاً آب) و يا جريان گاز (مثلاً هوا) خنك و كندانس مي شود. گاهي اوقات بخار خارج لوله است مثل كندانسورهاي نيروگاه هاي حرارتي و گاهي اوقات بخار داخل لوله است مثل كندانسورهاي فرئون.

 

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 


[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

منبع:پترونت

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

[TABLE=class: pn-listpages-table-border, width: 100%, align: center]

[TR]

[TD=colspan: 2, align: right]bullet_title.gif مبدل لوله اي [/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=align: justify][/TD]

[TD=class: pn-normal, align: justify][TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD=width: 5%]نام تجهيز :[/TD]

[TD=class: data]مبدل لوله اي (Tubular Heat Exchanger)[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=class: data, colspan: 2]اين گونه از مبدل ها از دو لوله هم محور تشكيل شده اند. يكي از سيال ها در داخل لوله مياني و در امتداد طول آن جريان مي يابد و سيال ديگر در داخل حلقه بين دو لوله جريان خواهد يافت. ساير اجزاء ساختماني اين مبدل ها عبارتند از :

- زانوي برگشت

- سر برگشت

- اتصالات T

براي ورودي و خروجي سيال ها هنگامي كه اختلاف انبساط حرارتي بين لوله خارجي و داخلي وجود دارد در كاربرد نوع اتصالات مي بايد دقت كافي شود تا تنش حرارتي مينيمم گردد.

مبدل هاي لوله اي را مي توان بر اساس شكل تقسيم بندي نمود:

1 - مبدل هاي لوله اي U شكل ( شكل 5)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206005.JPG

شكل 5 - مبدل هاي لوله اي U شكل

2 - مبدل هاي دو لوله اي ساده (شكل 6)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206006.JPG

شكل 6 - مبدلهاي دو لوله اي ساده

3 - مبدل هاي دو لوله اي كويل دار (شكل 7)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206007.JPG

شكل 7 - مبدل هاي دو لوله اي كويل دار

موارد كاربرد و مزاياي مبدل هاي لوله اي

هنگامي كه ضريب انتقال حرارت سيال داخل لوله نسبت به خارج آن بزرگتر از 2:1 باشد، مثلاً داخل لوله مايعات كم لزج مثل آب با ضريب انتقال حرارت بالا باشد و خارج آن از مايعات لزج استفاده شود معمولاً بجاي استفاده از مبدل هاي پوسته و لوله از مبدل هاي لوله اي استفاده مي شود. البته در اين موارد از پره با طول بلند كه باعث افزايش سطح مي شود، در خارج لوله استفاده مي شود. همچنين اگر سرويس هاي فشار بالا مورد نياز باشد ، مبدل هاي لوله اي ترجيحاً استفاده مي شود. در سرويس هاي كوچك نيز از اين مبدل ها استفاده مي شود.

استفاده و كاربرد زيادي كه مبدل هاي لوله اي دارند به خاطر مزاياي زير مي باشد:

اين سيستم ها داراي انعطاف پذيري زيادي هستند. در طول هاي مختلف و از انواع لوله هاي مختلف و از مواد مختلف ساخته مي شوند و خيلي سريع از سوار كردن قطعات استاندارد پيش ساخته آماده مي گردند . با انتخاب صحيح اتصالات به آساني مي توان قطعات آن را پياده نمود تا درون و بيرون لوله ها تميز شوند. محاسبات طراحي آنها به صورت دقيق و خوبي تدوين شده است. توزيع و پخش سيال را مي توان در واحدهاي مختلف كنترل نمود. اين كار با انتخاب پمپ هاي جداگانه براي هر سري مبدل امكان پذير است.

معايب مبدل هاي لوله اي

از معايب عمده اين مبدل ها مي توان موارد زير را نام برد:

1 - براي بار حرارتي بزرگ، سيستم مبدل هاي دولوله اي حجم زيادي را اشغال مي كنند.

2 - قيمت آنها براي واحد سطح انتقال حرارت نسبتاً زياد است.

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

منبع: پترونت

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

[TABLE=class: pn-listpages-table-border, width: 100%, align: center]

[TR]

[TD=colspan: 2, align: right] مبدل پوسته و لوله [/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=align: justify][/TD]

[TD=class: pn-normal, align: justify][TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD=width: 5%]نام تجهيز :[/TD]

[TD=class: data]مبدل پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger)[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=class: data, colspan: 2]هنگامي كه سطح انتقال حرارت لازم براي مبدل هاي دو لوله اي زياد شود (بيشتر از 50m2 باشد)، بهتر است از مبدل هاي پوسته و لوله استفاده شود. مبدل هاي پوسته و لوله به طور وسيعي در فرايند هاي انتقال حرارت براي كاربردهاي مايع/مايع و همچنين در كندانسورها و مولدهاي بخار استفاده مي شوند . اين مبدل ها براي انتقال حرارت مشخصي سطح كمتري به نسبت مبدل هاي لوله اي اشغال مي كنند.(شكل هاي 8 و 9 و 10)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206008.JPG

شكل 8 - مبدل هاي پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206009.JPG

شكل 9 - مبدل هاي پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206010.JPG

شكل 10 - مبدل هاي پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

مزاياي اين گونه مبدل ها عبارتند از:

1 - در حجم كم ايجاد سطح بزرگي براي انتقال حرارت مي كنند.

2 - طراحي مكانيكي خوبي دارند.

3 - روش ساخت تثبيت شده خوبي دارند.

4 - قابليت استفاده براي دامنه وسيعي از مواد را دارند.

5 - به راحتي تجهيز مي شوند.

6 - روش طراحي خوب و تثبيت شده اي دارند.

قسمتهاي اصلي اين مبدل ها عبارتند از:

- لوله ها (Tubes)

- پوسته (Shell)

- بافل ها (Baffles)

- هد جلويي (Front Head)

- هد پشتي (Rear Head)

- صفحات تيوب ها (Tube Sheets)

- نازل ها (Nozzels)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206011.JPG

شكل 11 - مبدل هاي پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger با اجزا اصلي

پوسته :

پوسته ها كه در واقع در بر گيرنده لوله ها هستند از نظر اندازه، مواد سازنده و ضخامت محدوده وسيعي دارند. قيمت پوسته ها بيشتر از لوله ها مي باشد. بنابراين معمولاً سعي مي شود از حداقل پوسته استفاده شود.

لوله ها (Tubes) :

لوله عنصر اصلي مبدل هاي پوسته و لوله هستند كه در واقع سطح انتقال حرارت لازم را براي سيالاتي كه در داخل و خارج آن جريان دارند را فراهم مي سازند. لوله ها معمولا از فلزات مختلف به روش اكستروژن و بدون درز ساخته مي شوند. جنس آنها معمولاً ا ز فولاد كم كربن، فولاد زنگ نزن، مس و ...مي باشد. لوله ها ممكن است به صورت مربعي 90 درجه (شكل 12 ) يا در وضعيت چرخانده كنار هم قرار گيرند .

در اين حالت تميز كردن خارج لوله ها راحت تر است. طرح مثلثي (شكل12) روش ديگري است كه به علت زياد بودن آشفتگي سيال، ضريب انتقال حرارت و افت فشار طرف پوسته را افزايش مي دهد؛ و نيز مقدار بيشتري از لوله را مي توان در قطر مشخصي از پوسته قرار داد. قطر لوله ها بين 16mm تا 50mm (⅝تا 2 اينچ) مي باشد. ولي معمولاً از 16mm تا 25mm (⅝تا 1 اينچ) استفاده مي شود. طول لوله ها نيز از 1.8 متر تا 7.3 متر ( 6ft تا 24ft) انتخاب مي شود. ضخامت لوله ها نيز با توجه به قطر آنها از 1.2mm تا 3.2 mm انتخاب مي شود.

گرچه هدف، افزايش انتقال حرارت به وسيله افزايش سرعت سيال ها در داخل لوله ها مي باشد ولي اين سرعت بايد در حد مجاز باشد چون هرچقدر سرعت بيشتر شود،افت فشار افزايش مي يابد وهمچنين نوسانات بيشتر مي شود و باعث ايجاد شكستگي در اتصالات و زانويي ها مي شود.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206012.JPG

شكل 12 - آرايش مثلثي و مربعي لوله ها

بافل ها (Baffles) :

بافل ها معمولاً در قسمت پوسته مبدل استفاده مي شوند براي اينكه لوله ها را در جاي خود نگه دارند و جريان سيال داخل پوسته را به صورت چرخشي تبديل كنند تا سرعت سيال و ضريب انتقال حرارت افزايش يابد و معمولاً به صورت هاي Segmental baffle, disk-and-doughnut baffle,orifice baffle (شكل هاي 15،16 و17) مي باشند.

بافل ها دو مشخصه اصلي دارند: برش بافل(Baffle Cut)، فاصله بافل ها ( Baffle Spacing Lb )

فاصله بافل ها ( Baffle Spacing Lb) :

فاصله دو بافل متوالي مي باشد كه معمولاً بين 20% تا 100% قطر پوسته انتخاب مي شود و مقدار بهينه آن بين 30% تا 50% قطر پوسته مي باشد. هرچقدر Lb كمتر باشد سرعت و افت فشار در پوسته بيشتر مي شود.

برش بافل Baffle Cut :

ارتفاع بريده شده از بافل نسبت به قطر مي باشد كه معمولاً به صورت درصد بيان مي شود و معمولاً 25 % مي باشد.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206013.JPG

شكل 13 - نمايش لوله ها در يك كلاف لوله Boundle Tube

هرچقدر Baffle Cut كمتر يا طول بريده شده كمتر شود سرعت و ضريب انتقال حرارت و افت فشار بيشتر مي شود.

بافل ها را مي توان به دو دسته بافل هاي طولي Longitudinal Baffles و بافل هاي متقاطع يا مورب Transver Baffles نيز تقسيم بندي كرد كه معمولاً به صورت زاويه دار با لوله ها قرار مي گيرند و باعث ايجاد جريان ناآرام در اطراف پوسته مي شوند.

بافل هاي طولي براي كنترل مسير جريان داخل پوسته استفاده مي شوند.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206014.JPG

شكل 14 - نمايي از اجزا يك مبدل پوسته و لوله شامل صفحه تيوب، لوله ها و بافل ها

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206015.JPG

شكل 15 - disk-and-doughnut baffle

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206016.JPG

شكل 16 - orifice baffle

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206017.JPG

شكل 17 - Segmental Baffles

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206018.JPG

شكل 18 - آرايش مثلثي لوله ها ،صفحه تيوب و بافل ها در يك مبدل پوسته و لوله

صفحه تيوب (Tube Sheet) :

يكي از اجزاي مهم مبدل ها كه اصلي ترين سد بين تيوب ها و پوسته است و طراحي مناسب آنها براي اطمينان از كارايي سيستم لازم است، صفحه تيوب ها هستند. نحوه اتصال آنها به تيوب ها و پوسته هم مي تواند به صورت جوش داده شده و هم به وسيله پيچ باشد.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206019.JPG

شكل 19 - آرايش مثلثي لوله ها ،صفحه تيوب و بافل ها در يك مبدل پوسته و لوله

تعداد گذرهاي پوسته و لوله :

ساده ترين مدل جريان براي لوله ها به اين صورت است كه سيال از يك طرف وارد شود و از طرف ديگر خارج گردد. اين مدل تك گذر لوله است. براي بهتر نمودن انتقال حرارت سرعت بالاتري بايد ايجاد نمود . اين عمل به وسيله افزايش تعداد گذر لوله ها امكان پذير است. از طرف ديگر با افزايش تعداد گذرهاي لوله و افزايش سرعت سيال ، افت فشار زياد مي شود. در واقع انتقال حرارت بايد در سرعت هاي بالا ايجاد شود و اين افت فشار سيستم را زياد مي كند. در نتيجه تعداد گذرها، با توجه به دو فاكتور سرعت و افت فشار مشخص مي شود. تعداد گذرهاي لوله معمولاً از يك تا هشت مي باشد. در موردگذرهاي پوسته نيز معمولا از يك يا دو گذر استفاده مي شود .حالت هاي مختلف گذرهاي پوسته در استاندارد بين المللي TEMA با علامتهاي E,F,G,H,J,K,X شناخته مي شوند. (شكل هاي 20 تا 26)

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206020.JPG

شكل 20 – پوسته E

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206021.JPG

شكل 21 – پوسته F

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206022.JPG

شكل 22 – پوسته G

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206023.JPG

شكل 23 – پوسته J

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206024.JPG

شكل 24 – پوسته K

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206025.JPG

شكل 25 – پوسته X

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206026.JPG

شكل 26 – پوسته H

نازل ها :

نازل ها براي انتقال سيال به بيرون و يا داخل مبدل استفاده مي شوند.

اثرات حرارتي :

اگر مواد مانند آهن بكار رفته شده در مبدل ها حرارت ببينند ممكن است دچار انبساط حرارتي گردند . به عنوان مثال در يك مبدل پوسته و لوله افزايش درجه حرارت باعث افزايش اندازه لوله ها و پوسته مي شود . از آنجايي كه اين افزايش ها ممكن است با هم فرق كنند، تنظيم هاي مختلفي براي كاهش اين اثرات حرارتي وجود دارد. شكل ( 27 ) يك صفحه تيوب ثابت و بدون امكان انبساط مي باشد. در شكل هاي ( 28 و 29 ) دو مبدل با كلگي هاي متحرك يا اتصالات متحرك براي كاهش ميزان استرس ناشي از انبساط حرارتي مي باشند. اين استرس هاي حرارتي با استفاده از لوله هاي U شكل نيز قابل جلوگيري مي باشند. استفاده از مبدل ها با كلگي هاي ثابت براي زماني كه لوله ها كوتاه هستند يا اختلاف دما بين لوله و پوسته ماكزيمم 30 درجه سلسيوس مي باشد، استفاده مي شود.

در اكثر موارد از مبدل ها با كلگي هاي متحرك Floating-Head استفاده مي شود.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206027.JPG

شكل 27 - مبدل با صفحه تيوب ثابت با دو گذر در قسمت لوله و يك گذر در پوسته

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206028.JPG

شكل 28 - مبدل با كلگي متحرك floating head داخلي با دو پاس در قسمت لوله و يك پاس درپوسته

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206029.JPG

شكل 29 - مبدل با floating head خارجي با دو پاس در قسمت لوله و يك پاس در پوسته

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206030.JPG

شكل 30 - مبدل پوسته و لوله

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206031.JPG

شكل 31 - مبدل پوسته و لوله

انتخاب محل عبور سيال ها :

تصميم گيري براي قرار دادن سيال در داخل پوسته و لوله و اينكه كداميك از آنها در داخل لوله قرار داده شود و كداميك داخل پوسته، به چند عامل بستگي دارد:

1 - فشارها : سيال با فشار بالا در قسمت لوله قرار مي گيرد، زيرا صخامت نسبي لوله (نسبت به قطر) بيشتر است.

2 - درجه حرارت : افزايش درجه حرارت باعث كاهش تنش مجاز مواد بكار رفته مي گردد و در نتيجه ضخامت لازم براي ديواره ظرف نيز افزايش مي يابد. اين تاثير عيناً شبيه فشار است. سيال با درجه حرارت زياد بايستي در لوله جاي داده شود.

3 - خورندگي سيال ها : براي سيال هاي با خورندگي زياد به مواد و آلياژها ي گرانقيمت نياز است . اگر فقط يكي از سيال ها خورنده باشد آن وقت گذاردن آن در داخل لوله باعث مي شود كه پوسته گرانقيمت از آلياژ مرغوب نياز نباشد. اما اگر سيال خورنده در پوسته قرار بگيرد آنگاه هم براي پوسته و هم براي لوله بايستي از موادي كه در مقابل خوردگي مقاوم هستند استفاده شود.

4 - تميزي سيال ها : در بعضي از فرايندهاي انتقال حرارت شرايط لازم جهت تميزي سيال ها و آلوده نشدن آنها سخت تر از حالت هاي عادي است و ممكن است به آلياژهاي گرنقيمت نياز باشد . در اينگونه مواقع بهتر است كه سيال ها در داخل لوله قرار داده شوند.

5 - خطر نشت : در بيشتر مبدل هاي حرارتي احتمال نشت سيال لوله ها از سيال پوسته كمتر است.

6 - ويسكوزيته سيال ها : براي اينكه انتقال حرارت ماكزيمم شود، جريان هر دو سيال مي بايستي ناآرام باشد. در صورتي كه سيال لزج در داخل لوله باشد احتمال دارد جريان آن آرام شود پس بهتر است داخل پوسته قرار داده شود.

رسوب مبدل ها (Fouling) :

هنگامي كه يك مبدل حرارتي در سرويس قرار مي گيرد در شروع كار سطوح انتقال حرارت آن تميز است ولي با گذشت زمان در بعضي از سرويس ها مانند سيستم هاي قدرت فرايندهاي شيميايي ، به تدريج توانايي انتقال حرارت آنها كم مي شود. اين وضعيت به علت جمع شدن موادي روي سطوح انتقال حرارت (همان لوله ها) كه موجب افزايش مقاومت حرارتي در برابر انتقال حرارت مي گردد به وجود مي آيد. يك فرايند صنعتي را در نظر بگيريد كه شامل چندين دستگاه اصلي مي باشد. در صورتي كه تمام فرايند بخواهد به خاطر اينكه يكي از ابزار انتقال حرارت كه توانايي خود را در فرايند انتقال حرارت از دست داده از كار بيفتد اين حادثه از نظر اقتصادي ناخوشايند است.

در استاندارد TEMA ضريب رسوب داده شده است تا به طراح كمك كند مبدل پوسته و لوله را طوري طراحي كند كه بتواند براي مدتي به طرز رضايت بخشي كار كند. تا اينكه دوباره مبدل از مدار خارج شود و تميز گردد.

عواملي كه باعث ايجاد رسوب مي شوند اغلب عبارتند از:

1 - وجود ذرات معلق در سيال

2 - كاهش حلاليت نمك ها با افزايش دما (مثل نمك هاي منيزم)

3 - خوردگي : بعني تبديل يك لايه از فلز (آهن) اكسيد آن (اكسيد آهن) وكه باعث كاهش ضريب رسانش مي شود.

4 - پديده هاي بيولوژيكي (زيست محيطي) : در آب رودخانه ها جلبك ها و موجودات زنده وجود دارند كه با صافي جدا نمي شوند و داخل مبدل شروع به تكثير مي كنند.

5 - به وجود آمدن كك : در كور ه هاي نفت مقداري از نفت مي شكند و تبديل به كك مي گردد و روي ديواره رسوب مي كند.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206032.JPG

شكل 32 - تشكيل رسوب در مبدل

تميز كردن و نگه داري از مبدل : Cleaning & Maintenance

مبدل ها بايد به طور متناوب تميز شوند و لوله ها تعويض شوند . داخل لوله ها به راحتي با استفاده از مواد تميز كننده مانند بعضي مواد اسيدي و jet آب تميز مي شوند. ولي تميز كردن خارج لوله ها احتياج به باز كردن لوله ها و كلاف لوله ها (Tube Bundle) از مبدل دارد.

مبدل هاي صفحه اي : (Plate heat exchanger)

مبدل هاي حرارتي صفحه و قاب از قرار گرفتن يك سري صفحات فلزي در كنار يكديگر در داخل يك قاب فلزي ساخته مي شوند. اين صفحات در داخل قاب توسط ميله هاي بلند بهم فشرده مي شوند. طول اين ميله ها در شيارهاي (Gasket) فاصله بين دو درپوش را طي مي كنند و توسط مهره به درپوش محكم مي گردند . واشر اطراف هر صفحه قرار داده مي شود تا جريان سيال را در مجراي باريكي بين صفحات هدايت نمايد و همچنين از نشت آنها به بيرون جلوگيري كند. در گوشه هاي هر صفحه مجرايي جهت ورود و خروج سيال گرم و سرد در نظر گرفته شده است و موقعيكه صفحات روي هم فشرده مي شوند اين محل هاي سوراخ شده در يك خط مستقيم قرار مي گيرند و بدين وسيله هدرهاي توزيع سيال در طول مبدل را به وجود مي آورند.

صفحات مي توانند از هر فلزي با ابعاد معين ساخته شوند آنگاه نقوش مختلف توسط پرس و قالبهاي مخصوص روي صفحات چاپ گردد. هنگامي كه اين صفحات در محل خود در كنار يكديگر قرار مي گيرند شيارهاي موجود روي صفحات متوالي تشكيل يك سري كانال هاي باريك جريان را مي دهند. و سيال ها از طريق مجراي خيلي باريك و ظريف بين صفحات متوالي عبور مي نمايند. در مبدل هاي مختلف آرايش جريان مي توانند متفاوت باشند. يكي از اين آرايشها به صورت موازي مختلف الجهت مي باشد. در اين نوع ارايش جريان هاي هر كدام از سيالها فقط يك بار ارتفاع صفحات را طي مي كنند در حاليكه در آرايشهاي چندگذر يك سيال ممكن است 2 بار و يا بيشتر ارتفاع مبدل را طي نمايد.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206033.JPG

شكل 33 - جريان در مبدل صفحه اي

امتيازات و كاربردها :

يكي از امتيازات مهم و اساسي مبدل هاي حرارتي صفحه و قاب اين است كه سطح انتقال حرارت مبدل به آساني از هم جدا مي شوند. بعد از برداشتن مهره ها و ميله هاي نگه دارنده و جداسازي صفحه متحرك انتهايي صفحات با لغزيدن روي صفحه باريكي براي معاينه از هم جدا مي شوند. اين امتياز كه صفحات به آساني تميز شوند و يا تعويض گردند باعث شده كاربرد اين مبدل ها در صنايع غذايي و لبنيات توسعه يابد . اما از ديگر امتيازات مهمي كه اين مبدل ها نسبت به مبدل هاي پوسته و لوله دارند اين است كه در مقايسه با مبدل هاي پوسته و لوله بار حرارتي معيني حدوداً بين يك سوم تا يك چهارم انتقال حرارت لازم دارند. علتش را مي توان به صورت زير خلاصه نمود. توربولانس زياد به علت حركت سيال در مجاري باريك و ناهموار سبب افزايش ضريب انتقال حرارت مي گردد. فاصله نزديك به هم صفحات مانند اين است كه از لوله هاي با قطر كوچك استفاده شده است كه اين ضريب انتقال حرارت را افزايش مي دهد. توربولانس زياد سبب تقليل سرعت كثيف شدن مي شود . كاهش سطح انتقال حرارت باعث كاهش حجم و وزن مي شود.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206034.JPG

شكل 34 - نماي داخلي مبدل صفحه اي

معايب :

با وجود تمام محاسن ذكر شده يك عيب مهم در مورد اين مبدل ها وجود دارد و آن اين است كه سطوحي كه بايد توسط واشر آب بندي شود زياد است. اغلب از مواد لاستيكي براي اين كار استفاده مي شود اما ماكزيمم فشار و درجه حرارت كاربردي نبايد از 2.7 Mpas و 400 k تجاوز نمايد . از واشرهاي فيبري و پمبه نسوز كمپرس شده نيز مي توان استفاده نمود كه براي آن حداكثر درجه حرارت 600 k و 1.8 Mpas مي باشد . يكي از مشكلاتي كه معمولاً در هنگام كار اين مبدل ها بوجود مي آورند عدم آببندي كامل و صحيح واشر ها است .

اولاً به خاطر اينكه عمر مفيد گازكت ها كم است و ثانياً نبايد دوباره مورد استفاده قرار گيرند كه معمولاً به اين نكته توجه نمي شود.

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

منبع: پترونت

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

[TABLE=class: pn-listpages-table-border, width: 100%, align: center]

[TR]

[TD=colspan: 2, align: right]bullet_title.gif مبدل پره دار [/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=align: justify][/TD]

[TD=class: pn-normal, align: justify][TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD=width: 5%]نام تجهيز :[/TD]

[TD=class: data]مبدل پره دار (Fin Heat Exchangers)[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=class: data, colspan: 2]هنگامي كه اختلاف فاحشي بين ضريب انتقال حرارت داخل و خارج لوله (در هركدام از انواع مبدلهاي ذكر شده) وجود داشته باشد از پره استفاده مي شود (در طرفي كه ضريب انتقال حرارت كمتر دارد). به عنوان مثال در مبدل هاي گاز/مايع در طرف گاز از پره هاي بلند استفاده مي شود و يا در مبدل هاي گاز/گاز به علت كم بودن ضريب انتقال حرارت در دو طرف به وسيله فين ها سطح انتقال حرارت و در ننتيجه ميزان آن را افزايش مي دهند.

پره ها معمولاً داراي ضخامت 0.0335 in هستند. راندمان حرارتي آنها با افزايش مقاومت حرارتي كاهش پيدا مي كند. اگرچه لوله هاي با پره داخلي وجود دارد ولي در مبدلهاي لوله اي بيشتر از پره هاي بلند طولي استفاده مي شود كه در خارج لوله تعبيه شده اند. پره ها مي توانند پيچششي و منقطع نيز باشند تا بدين وسيله سيال داخل حلقه بهتر مخلوط شود. اما در عمل مشاهده مي شود كه افت فشار را به مقدار زيادي افزايش مي دهند و به اين ترتيب اثر افزايش انتقال حرارت خنثي مي شود.

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206035.JPG

شكل 35 - نمونه اي از پره ها

petronet%20-%20heat%20exchanger%20-%206036.JPG

شكل 36 - نمونه اي ازمبدل پره دار

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

منبع: پترونت

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...