مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارت موثر بین دو سیال (گاز یا مایع) به دیگری استفاده می‌شود. از رایج‌ترین مبدل‌های حرارتی رادیاتور خودرو و رادیاتور شوفاژ است. مبدل‌های حرارتی در صنایع مختلف از جمله تهویه مطبوع، خودرو، نفت و گاز و بسیاری صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. اصول و کاربرد های مبدل های در تبرید و تهویه ، سرفصلهای این پایان نامه میباشند که مورد بررسی قرار گرفته اند. این پروژه به عنوان پایان نامه رشته مکانیک گرایش حرارت و سیالات میباشد . اهمیت این پایان نامه بر کسی پوشیده نیست . ما این پایان نامه را برای شما دانشجویان رشته مندسی مکانیک آماده نموده ایم.

برای اطمینان از کیفیت و سطح علمی پروژه ،نمونه رایگان آن را از لینک زیر دانلود کرده و پس از آشنایی کامل تر اقدام به خرید محصول فرمایید.

پروژه بصورت فایل قابل ویرایش ورد (WORD) در 147 برگه در پایین همین صفحه قابل دانلود میباشد. شایسته یادآوری است که پروژه از ابتدا تا پایان ویرایش وتنظیم , سکشن بندی (section) و footnote نویسی و فهرست گذاری اتوماتیک کامل شده وآماده تحویل یا کپی برداری از مطالب مفید آن است.

در طبیعت و زندگی روزمره به طور معمول نیاز به سرد یا گرم کردن مواد وجود دارد . به عنوان مثال گرم کردن غذا ، جوشاندن آب یا در تابستان برای خنک کردن هوا استفاده می شود . این گرمایش و سرمایش را در اصطلاح علمی انتقال حرارت می گویند . تعریف کلاسیک انتقال حرارت عبارت است از انتقال گرما از جسم گرم به جسم سرد­تر.به عبارتی حرارت از جسم با دمای بالاتر به جسم با دمای پایین­تر می­رسد. انتقال حرارت به سه صورت:هدایت ،جابجایی یا تشعشعی است.انتقال حرارت هدایتی توسط یون­ها یا اتم­ها صورت می گیرد .

انتقال حرارت جابجایی فقط در سیالات صورت می گیرد و هنگامی که وسیله ای عمل جابجایی را تسهیل می­بخشد مانند فن ،پنکه و ... آن را جابجایی اجباری مینامند . انتقال حررات تشعشعی زمانی رخ میدهد که دمای یکی از سطوح خیلی بالا باشد به طور.معمول این مکانیزم در دمای بالای 1000 درجه سلسیوس رخ می­دهد. در یک کارخانه شیمیایی برای انجام واکنشها یا سرد کردن و گرم کردن مواد فرایندی نیاز به استفاده از یک ماده واسطه است که وظیفه آن انتقال حرارت و رساندن شرایط مواد فرایندی به دمای مطلوب است.به همین منظور از مبدل استفاده می­شود.

 

فهرست مطالب

فصل اول، مقدمه

1-1-مقدمه.......2

2-1- منابع حرارتی.. 5

3-1- کاربرد مبدلهای حرارتی.. 6

فصل دوم ، اجزای مبدل

1-2- پوسته.....8

2-2- TUBE BUNDEL 8

3-2- TUBE 9

4-2- TUBE SHEELT 10

1-4-2- TUBE SHEELT. 10

2-4-2- TUBE SHEELT / TUBE SHEELT LAYOUT. 11

5-2- BAFFLE 12

1-5-2- بفل عرضی.. 12

2-5-2- بفل طولی.. 13

3-5-2- SUPPORT TYPE.. 14

4-5-2- IMPINGEMENT BAFFLE.. 14

5-5-2-Baffle spacing 15

6-2- TIE ROD&SPACER 15

7-2- EXPANSION JOINT 16

8-2- فین و نقش آن در مبدل.. 16

9-2- تعداد گذر در مبدل.. 17

فصل سوم ، انواع مبدل

1-3- از نظر شرایط تماس... 20

2-3- از نظر جهت جریان.. 21

1-2-3- جریان هم جهت (co-current)21

2-2-3- جریان مخالف (counter current )22

3-2-3- جریان عمود(cross current)23

3-3- انواع مبدلهای حرارتی بر اساس نوع ساختمان و نحوه عملکرد. 24

1-3-3- مبدل های حرارتی لوله ای 24

2-3-3- مبدل های حرارتی صفحه ای 33

4-3- انواع خاص... 34

1-4-3- Bayonet34

2-4-3- Double tube sheet35

3-4-3- Double Bundle. 35

5-3- از نظر استاندارد TEMA.. 36

1-5-3- stationary head. 36

2-5-3- Sell37

3-5-3- rear head. 37

فصل چهارم ، بعضی از خصوصیات مبدلهای حرارتی

1-4- مبدل BET 41

2-4- AES 42

3-4- BEP 43

4-4- BEM 44

5-4- BEU 45

6-4- AEW 46

7-4- طراحی سفارشی.. 47

1-7-4- نوع اول.. 47

2-7-4- نوع دوم. 48

فصل پنجم ، كاربردهاي عملياتي مبدل

1-5- کندانسور 50

2-5- ریبویلر 51

1-2-5- ریبویلرkettle. 51

3-5- کولر..................53

4-5- هیتر ...............53

6-5- چیلر...............54

فصل ششم ، عیوب و مشکلات

1-6- رسوب گذاری.. 57

1-1-6- مكانيزم هاي رسوب گذاری.. 57

2-1-6- رشد رسوبها57

2-6- ارتعاش ..61

3-6- جریانهای نشتی.. 61

4-6- نحوه انتخاب نوع مبدل.. 63

فصل هفتم ، مبدلهای حرارتی فشرده

1-7- معرفی مبدلهای فشرده. 66

1-1-7- جنبه های کلی مبدل های حرارتی فشرده. 66

2-1-7- نمودارهای طراحی برای مبدل های صفحه ای و قالب :67

3-1-7- استفاده از نمودارها70

4-1-7- کاربردهای کاهش اندازه. 70

2-7- طراحی مبدلهای حرارتی پیشرفته با کارائی ارتقاء یافته همراه با کد CFD.. 72

3-7- تحلیل عددی ضریب انتقال حرارت جابه جایی اجباری در ناحیه ورودی یک کانال دو بعدی فین گذاری شده برای انتخاب یک مبدل حرارتی مناسب... 75

1-3-7- فرضيات.. 76

2-3-7- معادلات و روابط حاكم.. 76

3-3-7- روش حل عددي.. 77

4-3-7- مشخصات هندسي.. 78

4-7- نتيجه گيري.. 79

فصل هشتم ، میکرو مبدلهای حرارتی

1-8- طرح و مشخصات کلی.. 86

2-8- میکرو مبدلهای حرارتی دارای جتهای برخوردی MEMS. 89

فصل نهمHEAT TRANSFER ENHANCEMENT ، معرفي تكنولوژي بهبود انتقال حرارت در مبدل‌هاي پوسته- لوله‌اي

1-9- معرفي تكنولوژي HTE.. 94

2-9- اصول و مباني تكنولوژي HTE.. 94

3-9- موارد به‌كارگيري تكنيك HTE.. 95

4-9- اقدامات انجام شده در پژوهشگاه صنعت نفت... 96

فصل دهم، نرم افزارهای شبیه سازی مبدلهای حرارتی

1-10- شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی (HTFS)99

1-1-10- TAS. 99

2-1-10- FIHR.. 100

3-1-10- MUSE.. 100

4-1-10-PIPE.. 100

5-1-10-TICP. 100

6-1-10-ACOL.. 100

7-1-10-FRAN.. 101

2-10- نرم افزار Aspen b-jack. 101

3-10- کاربرد نرم افزار Fluent در طراحی مبدلها105

4-10- جمع بندی مطالب تحقیق.. 106

منابع و ماخذ 109

پیوست 111

آناليز مبدل هاي حرارتي پوسته – ميله در نرم افزار Flow simulatin. 111

 

فهرست شکل ها و جدول ها

شکل (1-1) مبدل حرارتی.. 2

شکل (2-1) نمایی از بک مبدل حرارتی.. 3

شکل (3-1) روشها ی گرمایش.... 4

شکل (4-1) سیالات گرمایشی.. 4

شکل (6-1) مبدل حرارتی.. 5

شکل (5-1) انتقال حرارت در مبدل.. 6

شکل (1-2) پوسته. 8

شکل (2-2) TUBE BUNDEL 9

شکل (3-2) TUBE 10

شکل (4-2) آرایش تیوبها11

شکل (5-2) نمایی از بفل ها13

شکل (6-2) نمایی از بفل طولی.. 13

شکل (7-2) SUPPORT TYPE 14

شکل (8-2) IMPINGEMENT BAFFLE 14

شکل (9-2) Baffle spacing 15

شکل (10-2) TIE ROD&SPACER.. 15

شکل (11-2) TIE ROD&SPACER.. 16

شکل (12-2) EXPANSION JOINT. 16

شکل (13-2) فین.. 17

شکل (1-3) مبدل ها از نظر شرایط تماس... 20

شکل (2-3) مقایسه h تماس مستقیم و غیر مستقیم.. 20

شکل (3-3) شکل های مختلف جریان.. 21

شکل (4-3) مبدل جریان هم جهت... 22

شکل (5-3) مبدل جریان مخالف... 23

شکل (6-3) مبدل جریان عمود. 23

شکل (7-3) نمایی از یک مبدل حرارتی تک لوله ای.. 24

شکل (8-3) نمایی از یک مبدل حرارتی دو لوله ای.. 24

شکل (9-3) مبدل حرارتی دو لوله ای.. 25

شکل (10-3) مبدل حرارتی لوله مارپیچ.. 26

شکل (11-3) مبدل پوسته و لوله. 27

شکل (12-3) مبدل پوسته و لوله. 27

شکل (13-3) مبدل پوسته و لوله. 28

شکل (14-3) مبدل پوسته و لوله. 28

شکل (15-3) مبدل حرارتی U شکل.. 31

شکل (16-3) مبدل حرارتی صفحه ای.. 33

شکل (17-3) plate heat exchanger سيستم احياء گليکول.. 34

شکل (18-3) Bayonet35

شکل (19-3) Double tube sheet35

شکل (20-3) Double Bundle. 36

شکل (21-3) TEMA type designation. 39

شکل (1-4) مبدل BET. 41

شکل (2-4) مبدل AES. 42

شکل (3-4) مبدل BEP. 43

شکل (4-4) مبدل BEM... 44

شکل (5-4) مبدل BEU.. 45

شکل (6-4) مبدل AEW... 46

شکل (6-4) طراحی سفارشی نوع اول.. 47

شکل (7-4) طراحی سفارشی نوع دوم. 48

شکل (1-5) کندانسور. 50

شکل (2-5) ریبویلر. 51

شکل (3-5) ریبویلرkettle. 52

شکل (4-5) ریبویلر. 52

شکل (5-5) کولر. 53

شکل (6-5) هیتر. 54

شکل (7-5) چیلر. 55

شکل (1-6) مکانیزم رسوبات.. 57

شکل (2-6) نمودارها رشد رسوبها58

شکل (3-6) نمایی از رسوب گرفتگی در مبدل ها59

شکل (4-6) نمایی از رسوب گرفتگی درداخل لوله. 60

شکل (5-6) ارتعاش در مبدل.. 61

شکل (6-6) نشتی در مبد لها62

جدول (1-6) مزایا و محدودیت ها63

شکل (1-7) مبدل حرارتی فشرده. 66

شکل (2-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 1. 68

شکل (3-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 2. 68

شکل (4-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 3. 68

شکل (5-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 4. 69

شکل (6-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 5. 69

شکل (7-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 6. 69

شکل (8-7) یک مبدل صفحه ای و قالب... 71

شکل (9-7) مبدلهای حرارتی پوسته و لوله مجزا72

شکل (10-7) یک کانال ساده. 73

شکل (11-7) هندسه مورد استفاده در مطالعه کد CFD.. 73

جدول (1-7) نتایج استفاده در مطالعه کد CFD.. 74

شکل (12-7) چند نمونه از فین گذاریها و مشخصات ابعادی آنها78

جدول (1-7) تغییر S/L همراه با تغییر تعداد فین ها78

شکل (13-7) تاثیر تغییر ارتفاع فین ها روی جریان سیال عبوری.. 79

شکل (14-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 1. 80

شکل (15-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 2. 80

شکل (16-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 3. 80

شکل (17-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 4. 81

شکل (18-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 5. 81

شکل (19-7) مقدار بهینه H/L با در نظر گرفتن افت فشار در مقابل انتقال حرارت دلخواه. 83

شکل (20-7) مقدار بهینه H/L با در نظر گرفتن افت فشار در مقابل انتقال حرارت دلخواه. 83

شکل (21-7) منحنی افت فشار بر حسب فاصله نسبی فین ها84

شکل (22-7) منحنی میزان انتقال حرارت بر حسب فاصله نسبی فین ها84

شکل (1-8) میکرو مبدل حرارتی.. 86

شکل (2-8) یک میکرو مبدل.. 86

جدول (1-8) مشخصات میکرو مبدل cross flow devices micro heat exchanger87

جدول (2-8) مشخصات كلي co/counter- current micro heat exchanger88

شکل (3-8) یک قطعه حسگر گرمایی.. 89

شکل (4-8) یک قطعه نازل مجزای MEMS. 89

شکل (5-8) مجموعه از میکرو مبدل.. 90

شکل (6-8) نمودار دمای دوره خط سیر جت های اصابتی.. 91

شکل (7-8) نمونه میکرو مبدل.. 91

شکل (8-8) نمونه میکرو مبدل.. 92

شکل (9-8) نمونه میکرو مبدل.. 92