آموزش شبیه سازی انتقال حرارت مبدل حرارتی صفحه ای موازی

آموزش شبیه سازی انتقال حرارت مبدل حرارتی صفحه ای موازی
مبدل حرارتی صفحه ای پلیت , پلیت مبدل حرارتی صفحه ای, خرید مبدل حرارتی صفحه ای, مبدل حرارتی صفحه ایی, مبدل حرارتی صفحه ای جوشی, خرید مبدل صفحه ای, مبدل صفحه ای حرارتی, مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار, مبدل های حرارتی صفحه ای پره دار, مبدل های حرارتی صفحه ای

مزیت جوش دادن دو صفحه این است که لزوم استفاده از مواد دیگر از بین رفته و خوردگی اندکی کاهش می یابد.

در این مبدل ها معمولا دیوارک هایی نصب می شوند تا با ایجاد تلاطم و ایجاد مؤلفه سرعت عرضی در جریان، ضریب جا به جایی سیال در قسمت پوسته افزایش یابد که به این دیوارکها بافل (Baffle) می گویند.

معمولاَ دیوارك هایی نصب می شوند تا با ایجاد تلاطم و آیجاد مؤلفه سرعت عرضی در جریان ضریب جابجایی سیال در سمت پوسته افزایش یابد .

البته گرماهای ویژه بر اثر تغییرات دما تغییر می كنند ، و ضریب كلی انتقال گرما بر اثر تغییرات خواص سیال و شرایط جریان ممكن است تغییر كند .

مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار در هر شرایط کاری و هر عملکردی می توانند سازگار باشند. مبدل صفحه ای نیز خود به صفحه ای حلزونی، لاما، صفحه ای واشردار تقسیم می شود.

توزیع دمای سیالات گرم و سرد در مبدل گرمایی با جریان ناهمسو در شكل زیر نشان داده شده اند .

بر خلاف مبدل با جریان همسو ، در مبدل با جریان ناهمسو انتقال گرما بین قسمت های گرم دو سیال در یك سر ، و همچنین بین قسمت های سرد دو سیال در سر دیگر روی می دهد .

لوله ای است بر حسب تعداد پاس های پوسته و لوله ، این مبدل ها انواع مختلفی دارند و ساده ترین آنها كه دارای یك پاس پوسته و یك پاس لوله است در شكل نشان داده شده است .

مبدلهای گرمایی با صفحات موازی ممكن است پره دار یا كنگره ای باشد و از آنها در حالت تك پاس یا چند پاس استفاده كرد مجراهای جریان در مبدل های گرمایی فشرده معمولاَ كوچك اند و جریان در آنها معمولاَ لایه ای است .اشکال دیگری از مبدهای حرارتی را در شکلها ملاحظه می کنید.

مبدل های گرمایی دیوارك دار معمولا با یك پاس پوسته و دو پاس لوله و دو پاس پوسته و چهار پاس لوله تولید می شوند.

مبدل حرارتی صفحه ای به دلیل بازدهی بالا و کار آسانی که دارد علاوه بر خریداران، در میان تولیدکنندگان نیز بسیار محبوب است و تمایل دارند انواع مختلف آن را تولید کنند، بنابراین انواع مختلف آن در بازار وجود دارد که در میان آن ها مبدل حرارتی صفحه ای واشردار، لحیم کاری شده و جوشی بیشترین کاربرد را در خانه و صنعت دارند.

تنها مبدل های حرارتی پوسته و لوله هستند که در سطوح حرارتی بالا قابل استفاده در فشار و دماهای بیش از۳۰bar و ۲۶۰˚C هستند و این موضوع مبدل های شل اند تیوب را متمایز می سازد.

چیدمان خاص سطوح تبادل دما و واشرها ، همراه با وجود محل عبور سیال ها در گوشه های صفحات ، شرایطی را ایجاد می نماید که حرکت سیالهای گرم و سرد را از مجراهای ایجاد شده توسط صفحات ، بصورت یک در میان و متناوب ممکن می سازد.

بدلیل کوچک بودن کانالهای جریان در این مبدل ها، سرعت جرمی جریان نیز کوچک است و این موضوع کانال را مستعد تشکیل رسوب مینماید، با توجه به اینکه این مبدلها بصورت مکانیکی قابل تمیز شدن نیستند استفاده از آنها منحصر به سیالهای تمیز میباشد.

پوسته نوع F: برای افزایش اختلاف دماهای موثر و در نتیجه افزایش کارایی میدل، میتوان آرایش جریان سیال را در جهت مخالف هم فراهم نمود، این آرایش با استفاده از پوسته نوع F بدست میآید که نهایتا در مسیر حرکتی در پوسته حاصل میگردد.

در مواردی که لازم است حجم و وزن مبدل کم ودر عین حال بازده مبدل بالا باشد از مبدل های پره دار استفاده میشود .

در سیستمهای تولید آب گرم با مخازن دو جداره ای، دمای آب گرم تا C60 بالا برده می شود، و در زمان استفاده با آب سرد مخلوط شده و در دمای مطلوب C43 استفاده می شود.

اهداف اصلی طراحی ، در این مبدل ها در نظر گرفتن انبساط گرمایی پوسته و لوله ها ، تمیز كردن آسان مجموعه ، و در صورت با اهمیت نبودن سایر جنبه ها ، كم هزینه ترین روش ساخت و تولید آنهاست.

نوع سطح صفحات باعث ایجاد امواجی در سیال شده و به این ترتیب انتقال حرارت و برودت دما بین دو سیال به سرعت صورت می گیرد.

شکل اغلب استوانه ای این گونه از مبدل ها باعث می شود تا در برابر فشارهای مختلف کاربرد داشته باشند.

اساس عملکرد مدل صفحه ای به این شکل است که از دو جهت مخالف سیال سرد به سمت بالا و سیال داغ به سمت پایین جریان دارد تا راندمان انتقال حرارت افزایش یابد.

این نوع مبدل از تعدادی صفحه نازک و مستطیل شکل که می توانند از جنس پلاستیک و یا فلز باشند تشکیل یافته که بصورت موازی در کنار هم قرار گرفته و بین آنها مجاری سیال وجود دارد، سیال گرم و سرد به صورت یک در میان از بین صفحات عبور کرده عمل انتقال حرارت صورت می گیرد .

از جمله این مکانیزم ها میتوان به مبدل های حرارتی بستر روان با استفاده از انرژی خورشیدی نام برد، بستر روان یک لایه از ماده جامد نرم شده است.

مبدل های حرارتی متفاوتی بسته به نوع کاربرد در صنعت استفاده می­شوند و یکی از انواع مهم آنها مبدل حرارتی صفحهای است.

یكی از انواع مهم مبدل های گرمایی دارای سطح تبادل گرمای بزرگی در حجم واحد است و به آن مبدل گرمایی فشرده می گویند این مبدل ها دارای صفحات یا لوله های پره دار ، با آرایش بسیار فشرده هستند و معمولاَ وقتی به كار می روند كه حداقل یكی از سیالات گاز ، و لذا دارای یك ضریب جابجایی كوچك باشد ، لوله ها ممكن است تخت یا دایره ای باشند .

نوع مبدل های حرارتی پره دار عمدتا برای کاربرد های “گازـ گاز” یا ” مایع ـ گاز” استفاده می شود که به صورت وسیعی در صنایع مختلف از جمله در تبرید با دمای خیلی کم مانند کندانسور و اواپراتور سیستم های سردخانه، بازیابی انرژی، صنایع فرآیندی، تبرید و سیستم های تهویه مطبوع مانند کویل آب سرد.

ایشان مبدل صفحه ای موتورخانه را به شما معرفی کرده و سپس به بررسی نوع کارکرد مبدل صفحه ای و بیان تفاوت بین آن و مبدل دوجداره و کویل دار می پردازد.

که خود به به سه دسته صفحه و شاسی ، مارپیچی و صفحه کویل تقسیم بندی می شوند . این صفحات از جنس های مختلفی هستند که در طرح های ویژه ای تولید و در کنار یک دیگر قرار گرفته اند.

همچنین در این سیستم تولید آب گرم فوری، می توان آب را با دمای لازم تولید و در همان دما مصرف نمود؛ كه سبب صرفه جویی زیادی در انرژی و مصرف آب خواهد شد.

همچنین مبدل ها پوسته و لوله به لحاظ شکل، متنوع بوده و تقریباً قابلیت طراحی های مختلف به منظور کاربردهای متنوع را دارا می باشند بجز موارد خاص کاربردی در مبدل های هوا خنک.

کاربرد های خاص آنرا می توان در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، نیروگاه ها، سیستم های گرمایش ساختمان ها و تهویه مطبوع و همچنین بازیابی گرمای تلف شده در فرآیند های شیمیایی یافت.

از مبدل صفحه ای حلزونی در صنایع شیمیایی می توان در انتقال حرارت به دوغاب PVC و بازیابی حرارتی در بسیاری از فرآیندها استفاده کرد.

با استفاده از دکمه سفارش دهی و ارسال درخواست برای فروشنده، می توانید برای خرید این محصول به صورت عمده با فروشنده وارد مذاکره شوید.

در مبدل ها پوسته و لوله دارای بفل (صفحات هدایت کننده جریان)، جریان سیال سمت پوسته به صورت متقاطع با لوله ها در بین دو بفل مجاور جهت داده می شود.

در شكل توزیع دمای سیال گرم و سرد در مبدل گرمایی با جریان همسو ( مبدل tubular ) نشان داده شده است .

بدلیل محدودیت دما و فشار برای دما و فشار های بالا مناسب نیستند از این نوع مبدل ها به منظور انتقال حرارت در زمان بسیار پایین استفاده میشود و این به دلیل نسبت سطح به حجم بالایی است که این مبدل دارد .

C᠎onte᠎nt w as gener at ed ​with the  he​lp ᠎of GSA Con᠎tent G en erat or ​DE​MO​.

علاوه بر آن پره ها موجب افزایش مقاومت مکانیکی و افزایش توان مبدل در تحمل فشار ها ی بالا می گردد.

چرا که سیالات مورد نظر در تمام سطح صفحه انتشار می یابند.این امر انتقال حرارت را تسهیل بخشیده و به شدت سرعت انتقال دمای سیال را بالا می برد.

این دستگاه برای انتقال حرارت بین دو سیال که عموماً آب گرم یا بخار آب با آب می باشد و برای تامین آب گرم مورد نیاز ساکنین به کار می رود.

البته روشهای دیگری نیز برای تحلیل مبدل ها به کار می رود که در اینجا بیان نمی شود از جمله روش NTU و روشهای تجربی.

این نوع مبدل ها از ورق های نازک صاف یا موجدار و به صورت مسطح و استوانه ای ساخته می شوند و بیشتر برای حالت مایع- مایع به کار می روند .

برای بهره وری از حداکثر ظرفیت مبدل های حرارتی صفحه ای هپاکو توصیه می گردد جهت جریان دو سیال به صورت موازی و در راستای مخالف یکدیگر (Counter Flow) استفاده گردد.

در آرایش جریان همسو ( parallel-flow یا concurrent flow) در شكل زیر سیالات گرم و سرد از انتهای یكسان وارد می شوند ، در جهت یكسان جریان می یابند ، و از انتهای یكسان خارج می شوند .در آرایش جریان نا همسو (counter-flow) در شكل سیالات از دو سر متقابل وارد می شوند ، در جهت های مخالف جریان می یابند ، و از دو سر متقابل دیگر خارج می شوند.برای موازنه گرما خواهیم داشت.

در مبدل های پوسته و لوله با صفحه لوله های ثابت ، پوسته ، به صفحه لوله ، جوش شده است و هیچ گونه دسترسی به خارج از دسته لوله ، برای تمیزكاری وجود ندارد .

5- ضریب كلی انتقال گرما ثابت است . البته این تمام کاربرد مبدل حرارتی در پکیج دیواری نیست، چرا که در فصل گرما نیز پکیج دیواری می تواند به کمک مبدل حرارتی آب گرم مورد نیاز ما را فوراً آماده کند.

خیر، یخ خشک همان کربن دی اکسید جامد میباشد که دمای بسیار سردی دارد و به محض تماس با آب و یا هوای گرم تبدیل به مه میشود.

بین هر دو صفحه یک واشر پلیمری قرار دارد که برای آب بندی صفحه ها از آن استفاده می شود.

جریان روغن هیدرولیک توسط یک شیر کنترل می شود. اگر یک یا هر دو ماده ای که انتقال حرارت انجام می دهند ، سیال (مایع یا گاز) باشند ، به صورت پیوسته در مبدل جریان پیدا کرده و تبادل حرارت با راندمان بالایی بین آنها صورت می گیرد.

در این نوع مبدل ها سیال سرد و گرم هر دو در یک جهت حرکت می کنند و در حین عبور از مبدل تبادل حرارتی انجام می دهند.

مبدل حرارتی صفحه ای هپاکو یکپارچه مانند منابع ذخیره آب گرم کویلی و دوجداره مشکل پوسیدگی و نشتی آب پس از گذشت زمان را ندارند ، چرا که از مقاومت بالایی در برابر اکسید شدن برخوردارند.

البته روشهای دیگری نیز برای تحلیل مبدل ها بکار می رود که در اینجا بیان نمیشود . نوع شبکه بندی مورد استفاده در این تحلیل از نوع بی سازمان بوده و تعداد کل سلول های تولید شده برای این هندسه برابر 1875281 سلول میباشد.

هندسه مورد نیاز برای این تحلیل یک مبدل حرارتی صفحه ای بوده که تماما در نرم افزار Gambit طراحی و همچنین شبکه بندی مورد نیاز نیز توسط همین نرم افزار تولید شده است.

لولهها میتوانند یک یا چند گذر داشته باشند و توسط دیوارکهای عرضی عمود بر لوله ها، نگه داشته میشوند. معمولی ترین قطرهای خارجی لولهها در سایزهای ½ و ¾ و 1 اینچ میباشد.

مبدل های پوسته و لوله با دسته لوله U شكل دارای كم هزینه ترین ساختار است ، زیرا فقط به یك صفحه لوله نیاز است.

3- تغییرات انرژی پتانسیل و جنبشی ناچیز است . در نتیجه می توان گفت که مبدل حرارتی صفحه ای تمام جوشی در کاربردهایی که در آن دما و فشار، تغییرات سریعی دارند بسیار مناسب می باشد.

دیدگاهی بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.