لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:132
فهرست و توضیحات:
مقدمه
فصل اول
فصل دوم
اهداف و نیازمندی‌های کلی
لوله‌ها
پوسته ها و پوشش های آنها
بافل ها و صفحات نگهدارنده آنها
واشرها
صفحات نگهدارنده لوله ها
قسمت های انعطاف پذیر پوسته
کانال ها، روکش ها و درپوش ها
نازل.ها
فلنج ها و پیچ های انتهایی
نتایج
پیشنهادات
مراجع
مقدمه
مبدل حرارتی یکی از اجزای مهم سیستم های تبدیل انرژی، صنایع شیمیایی، نفت، فولاد، چوب و کاغذ، غذایی و غیره می باشد. لزوم صرفه جویی در مصرف انرژی و جلوگیری از اتلاف انرژی و توجه به مسائل آلودگی محیط زیست اهمیت نقش مبدل حرارتی و طراحی بهینه آن را روشن تر میسازد. با رونق کامپوترهای شخصی در بازار و ظهور سوپر کامپوترها در مراکز تحقیقاتی و علمی، فرایند طراحی مبدل های حرارتی نیز تحولاتی را طی کرده است.
در این مقدمه معیارهای طراحی مبدل های حرارتی برای طراحی کامل مبدل های حرارتی در جهت رشد و توسعه این طراحی ها بیان خواهد شد.
هر گونه بحث در مورد فرآیند طراحی مبدل های حرارتی بایستی مبتنی بر شناسایی و درک معیارهایی باشد که عملکرد مبدل با توجه به آن معیارها سنجیده می شود. بیان این معیارها کار ساده‌ای است ولی مشکل وقتی بروز می کند که طراح یا مشتری بخواهد آنها را در موارد خاص اعمال کند. موارد زیر در مورد معیارهای طراحی مبدل ها به ترتیب تقریبی اهمیت آورده شده است.
اولاً مبدل های حرارتی را از لحاظ نوع کاربرد به دو دسته کلی می توان تقسیم نمود. فلسفه و روش طراحی و ساخت هر یک از این مبدل ها متفاوت است. بی شک بسیاری از مبدل های حرارتی به صورت انبوه تولید می شوند. این قبیل مبدل ها مانند رادیاتور اتومبیل، اواپراتور یخچال، دستگاههای تهویه مطبوع، خنک کن روغن، دیگ آب گرم و غیره در مقیاس خیلی وسیع ساخته می شوند. بهترین روش طراحی این دسته از مبدل ها آن است که نمونه های مختلفی از آنها ساخته شود و تحت شرایط عملکرد مختلف مورد آزمایش قرار گیرند تا طرح بهینه از نظر فنی و اقتصادی معلوم گردد. هزینه های مربوط به این نمونه سازی و آزمایشات به دلیل منافع اقتصادی ناشی از تولید انبوه جبران خواهد شد.
در مقابل، مبدل های حرارتی دیگری در صنایع شیمیایی و پتروشیمی و نفت و فولاد و غیره پیدا می شوند که از هر نوع فقط یک عدد(و یا تعداد معدودی به صورت سری یا موازی) مورد نیاز هستند، که هیچ راهی برای آزمایش آنها نیست مگر آنکه در کارخانه نصب شده و مورد بهره برداری قرار گیرند. اغلب این مبدل های حرارتی در شرایطی به کار خواهند رفت که دبی سیالات، ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی و مشخصات رسوب زائی آنها دقیقاً معلوم نیستند و روز به روز تغیر میکنند. مسلماً این موارد مستلزم دقت بیشتر در فرایند طراحی و اطمینان بیشتر از موفقیت طرح خواهد بود.
اولین معیار آن است که مبدل حرارتی نیازهای فرآیند مورد نظر را تأمین کند. یکی از این نیازها عبارت است از انتقال حرارت کافی بین دو سیال در چهارچوب افت فشار مجاز هر سیال. مبدل حرارتی باید با توجه به تشکیل رسوب روی سطوح آن، تا زمان تعمیر برنامه ریزی شده این توانایی را داشته باشد. لازم به ذکر است که در اولین مرحله از طراحی با کمبودهای زیادی مواجه هستیم. مثلاً خواص ترموفیزیکی سیالات به ندرت دقیقاً معلوم هستند، روابطی که برای طراحی به کار میروند معمولاً تجربی بوده و از جامعیت کافی برخوردار نیستند، محدودیت های فضا باعث محدودیت هایی در ابعاد مبدل می شوند، شرایط واقعی عملکرد سیالات روز به روز تغیر می کنند و بالاخره اثر رسوب سیالات فقط به طور حدسی وارد محاسبات شده و در حقیقت با زمان تغییر میکند. در این مرحله از طراحی اطلاعات کافی از سایر اجزا در دست نیست تا بتوان یک تجزیه و تحلیل کمی به عمل آورد. در نتیجه طراح باید با انتخاب ضرائب اطمینان مناسب و در نظر گرفتن انعطاف پذیری لازم در عملکرد مبدل حرارتی احتمال موفقیت طرح را افزایش دهد.
معیار دوم آن است که مبدل حرارتی در مقابل عوامل نامطلوبی که از محیط بر آن تحمیل می شود مقاومت کند. مهمترین عوامل تنش های مکانیکی است، نه تنها در شرائط کارکرد عادی بلکه تنشهای باشی از حمل و نقل، نصب، راه اندازی، خاموشی و موارد خاصی از قبیل اتفاقات ناگوار غیر قابل پیش بینی مانند زلزله و غیره. تنش های مکانیکی دیگری نیز ناشی از لوله کشی ها و تغییرات درجه حرارت حالت دائم و گذرای سیالات نیز بایستی در نظر گرفته شوند. مبدل باید در مقابل خوردگی سیالات و محیط مقاوم باشد. این موضوع گرچه به انتخاب صحیح مواد مربوط می شود ولی روی طراحی مکانیکی نیز بی تأثیر نیست. مبدل بایستی حتی الامکان در مقابل تشکیل رسوب نیز مقاوم باشد.
نقش طراح در این رابطه حداکثر نگاه داشتن سرعت های سیالات است، البته تا جایی که افت فشار مجاز، ارتعاشات و مسائل سائیدگی[1] اجازه می دهد. همچنین ملحوظ داشتن این نکته که سطوح مبدل برای تمیز کردن رسوب ها قابل دسترسی باشند.
معیار سوم مربوط به تعمیر و نگهداری مبدل حرارتی است، یعنی ساختمان مبدل طوری انتخاب شود که تعمیر کردن آن و تعویض قطعاتی مانند لوله، واشر و غیره که در معرض خوردگی، سائیدگی، ارتعاشات و سالخوردگی قرار دارند امکان پذیر باشد. این نیاز ممکن است بر وضعیت قرار گرفتن مبدل در محل کار(افقی یا عمودی) و تأمین فضای لازم برای کار تعمیراتی در اطراف مبدل و جهت های لوله کشی یا کانال کشی تأثیر داشته باشد.
معیار چهارم که مستقیماً روی معیارهای دوم و سوم اثر می گذارد آن است که طراح بایستی مزایای انتخاب چند مبدل کوچکتر سری یا موازی را نسبت به یک مبدل حرارتی بزرگ در نظر داشته باشد. انتخاب چند مبدل با لوله کشی ها و شیرها و اتصالات مناسب باعث می شود که در صورت بروز عیب در یک مبدل حرارتی به سهولت بتوان آن مبدل را برای تعمیرات لازم از شبکه مبدل ها خارج نمود بدون آنکه اثرات نامطلوب شدیدی روی کل سیستم کارخانه به جای گذارد.
این موضوع در خنک کن ها و کندانسورها دارای اهمیت ویژه ای است. زیرا در فصل زمستان که ظرفیت سرمایش شبکه مبدل ها به دلیل سردی هوا افزایش می یابد می توان تعدادی از مبدل های حرارتی را از مدار خارج نمود تا از سرمایش بیش از حد سیال گرم یا تقطیر شونده جلوگیری گردد. معیار پنجم آن است که هزینه مبدل های حرارتی حداقل باشد. بدیهی است که کاهش هزینه مبدل حرارتی نباید منجربه یک مبدل زیر اندازه غیر قابل اعتماد گردد زیرا ضربه و زیان ناشی از عملکرد بد مبدل حرارتی به مراتب بیشتر از صرفه جویی در هزینه اولیه است. در یک طراحی بهینه اقتصادی بایستی مبدل حرارتی در رابطه با کل سیستمی که مبدل جزئی از آن است در نظر گرفته شود. زیرا یک مبدل حرارتی ممکن است به تنهایی بهینه باشد ولی وقتی که در کل سیستم قرار گیرد منجربه سیستم بهینه نگردد. بالاخره ممکن است محدودیت های جا و مکان، یا حمل و نقل و نگهداری محدودیت هایی روی قطر، طول، وزن یا حجم مبدل حرارتی اعمال کند که همواره بایستی مد نظر باشد.
یک مبدل حرارتی را نباید با این بینش طراحی نمود که اگر برای منظور طراحی شده خوب کار نکرد به منظور دیگری مورد استفاده قرار گیرد. اغلب مبدل های حرارتی برای پروژه هایی در نظر گرفته می شوند که عمر آن پروژه ها بیشتر یا مساوی خود مبدل است. این بینش که مبدل حرارتی مورد نظر زودتر از عمر پروژه مربوطه برای کار دیگری مورد استفاده قرار گیرد تلویحاً به این معناست که بقیه اجزا پروژه متناسب با مبدل طراحی نشده اند. بهتر است تمام اجزای یک سیستم از نظر عمر کارکرد مناسب طراحی ساخته شوند.
این پروژه شامل سه فصل است که در فصل اول دسته بندی مبدل های حرارتی بیان گردیده است. مبدل های حرارتی از نظر ساختمان، تعداد و نوع سیالات، آرایش جریان، حدود درجه حرارت کارکرد و غیره تقسیم بندی شده اند. آشنایی با این دسته بندی ها طراح را در انتخاب مبدل مناسب کمک خواهد کرد. فصل دوم در ارتباط با استاندارد TEMAدر مورد بافل ها و صفحات
نگهدارنده لوله ها[2] می باشد که کلاس R، C و B مبدل های حرارتی را از دیدگاه استاندارد مکانیکیTEMA مورد نقد و برسی قرار می دهد و در فصل سوم نتایج و پیشنهادات ارائه شده اند که برداشتی از مهمترین موارد ذکر شده در فصل اول و دوم می باشد. در پایان نیز منابع و مراجع ذکر شده اند.
انواع مبدل های حرارتی
همانطور که می دانیم در دنیا استانداردهای مختلفی درباره قطعات و تجهیزات مکانیکی وجود دارد ولی در این پروژه از استاندارد TEMA ( Tubular Exchanger Manufacturers Association ) که پرکاربردترین استاندارد در زمینه مبدل های حرارتی است استفاده شده است.
روش نامگذاری مبدلهای حرارتی مطابق با استاندارد TEMA:
در استاندارد TEMA هدقسمت جلویی، پوسته و هد قسمت انتهایی مبدلهای حرارتی مختلف در جدولی که در ذیل آورده شده است گردآوری شده و هر کدام از این قسمتها با یکی از حروف انگلیسی نامگذاری شده اند، حال با توجه به شرایط کاری مورد نیاز و خصوصیات این سه ناحیه از مبدلهای حرارتی ، هر قسمت انتخاب شده و در کنار یکدیگر قرار می گیرند ، به این ترتیب نام مبدل حرارتی مورد نظر با کنار هم قرار دادن حروف مربوط به هر قسمت بوجود می آید.
هد قسمت جلویی مبدل را stationary head گویند که سیال ورودی به لوله وارد این هد می شود. برای اتصال هدها به مبدل یا از اتصالات پیچ و فلنج استفاده می شود( شکل2) و یا آنها را به بدنه جوش می دهند
در این قسمت انواع مختلف ( هد قسمت جلویی ، پوسته و هد قسمت انتهایی ) و خصوصیات آنها را از نظر استاندارد TEMA بررسی می کنیم.
STATIONARY HEAD:
اتصالات پیچی هزینه را افزایش می دهند ولی در عوض در هنگام تعمیر خارج کردن قطعات را ممکن می سازند. اتصالات جوشی ارزانتر بوده و برای کار در فشارهای بالا استفاده می شوند ولی با استفاده از این نوع اتصال خارج کردن قطعات داخلی ممکن نمی باشد.
Stationary headها به انواع زیر تقسیم بندی می شوند :
نوع A : در این هد تمام اتصالات بصورت فلنجی می باشد و امکان باز کردن و دسترسی به لوله ها راحت تر است . وقتی سیال ورودی به واحد رسوب را باشد از این نوع هد استفاده می شود. در این نوع هد، cover بر روی هد، هد بر روی Tube sheet و Tube sheet به پوسته[3] پیچ شده است.
نوع B : این نوع هد فاقد cover است و در آن ، هد به Tube sheet و Tube sheet به پوسته پیچ شده است.
این نوع هد در مواردی که سیال تمیز است کاربرد دارد.
نوع C : در این نوع ، Cover به هد پیچ شده و Tube sheet به هد جوش خورده و به پوسته پیچ شده است. اگر سیال ورودی به سیستم رسوب زا نباشد و یا وقتی که فشار سیستم زیاد باشد از این نوع
هد استفاده می کنیم. در این نوع هد، دسته لوله را می توان خارج کرد.
نوع N : در این نوع هد cover به هد پیچ شده ولی Tube sheet به هد و هد به پوسته جوش خورده اند.
کاربرد این نوع هد مانند نوع C می باشد. در این نوع هد دسته لوله را نمی توان خارج کرد.
نوع D : در این هد تمام اتصالات جوشی می باشد و برای کار در فشارهای با لا طراحی شده است.
SHELL:
به بدنه مبدل که بین دو هد آن قرار گرفته پوسته[4] می گویند. تیوبهای مبدل درون پوسته قرار گرفته اند. روی پوسته تعدادی نازل وجود دارد که مسیر ورود و خروج سیال سمت پوسته هستند. تعداد و نحوه قرار گیری نازلها روی پوسته یکی از پارامترهایی است که می توان استفاده از آن نوع پوسته را بر اساس استاندارد TEMA مشخص کرد. ( شکلهای زیر).
این فقط قسمتی از متن پروژه است . جهت دریافت کل متن پروژه ، لطفا آن را خریداری نمایید
دانلود پروژه کامل درباره مبدل های حرارتی - مکانیک
