بخشی از مقاله
چکیده
بی شک مبدل های حرارتی اجزای جدایی ناپذیر و پرکاربرد صنعت هستند. این تجهیزات به طور گسترده در صنایع تهویه ی مطبوع، صنایع غذایی، الکترونیک، خودرو، نفت و گاز، فرآیندهای شیمیایی و بسیاری از صنایع دیگر استفاده می شوند. فرایند کلی که در مبدل ها رخ می دهد، انتقال حرارت از سیال با دمای بزرگ تر به سیالی با دمای کوچک تر است، ولی همین مفهوم ساده موجب پدید آمدن انواع فراوانی از مبدل ها شده که برای نمونه می توان از مبدل های دو لوله ای، پوسته لوله ، سرمایش با هوا، لوله مارپیچی، صفحه ای، چگالنده، تبخیرکننده و برج های خنک کننده یاد کرد.
در مقاله پیش روی ابتدا مبدل پوسته لوله E-1121 واحد تقطیر اتمسفریک پالایشگاه نفت لاوان شبیه سازی می گردد سپس بهینه سازی مبدل مذکور صورت می پذیرد، جهت انجام این امر ابتدا تک تک اجزای مهم ساختاری مبدل - نظیر قطر و نوع پوسته ، نوع هدها، آرایش لوله ها، جنس قسمت های مختلف و ... - به صورت مجزا و مفصل از لحاظ اقتصادی و شرایط عملیاتی مورد بررسی قرار گرفته و سپس با توجه به نوع بهینه هر جزء، مبدل حرارتی جدیدی طراحی و شبیه سازی می گردد.
با تعیین قیمت مبدل بهینه سازی شده مشخص می گردد هزینه ساخت مبدل پوسته -لوله نسبت به مبدل موجود با %19 کاهش کاهش مواجه می گردند، این کاهش هزینه در حالی رخ می دهد که علاوه بر اینکه دمای خروجی سیالات گرم و سرد با تغییر قابل ملاحظه ای مواجه نگردیده و مبدل بهینه سازی شده قادر به تامین دماهای خروجی مورد نظر می باشد، مبدل پیشنهادی از لحاظ شرایط عملیاتی نیز نظیر افت فشار هر دو سمت، ضریب انتقال حرارت، ارتعاشات و ... مشکلی نداشته و امکان ساخت آن مطابق با استاندارد مبدل های حرارتی پوسته لوله TEMA میسر می باشد.
-1 مقدمه
رشد روز افزون صنعت کامپیوتر بویژه کامپیوتر های شخصی در دهه اخیر همه زمینه های طراحی، ساخت و عملکرد سیستم های مختلف را تحت تاثیر خود قرار داده است. امروزه سرعت، قدرت، دقت و حافظه کامپیوتر های شخصی بقدری افزایش یافته است که طراحی کامل ترموهیدرولیکی و مکانیکی مبدل های حرارتی را توسط آن ها به سهولت می توان انجام داد. کامپیوتر های بزرگ بیشتر برای تجزیه و تحلیل پیچیده مانند محاسبات سه بعدی یا بررسی حالت گذرا و غیر دائم مبدل های حرارتی بکار می روند.
از آنجاییکه در طراحی مبدل های حرارتی نیاز به مراحل متعدد سعی و خطا و حجم زیاد محاسبات است، نرم افزار های کامپیوتری موجود، راهی برای دستیابی به طرحی بهتر و اقتصادی تر در مقایسه با طراحی دستی است ولی نکته قابل توجه این است هیچ نرم افزار کامپیوتری تهیه نشده است که نیاز به کارهای اولیه و کنترل نهایی متخصصین استفاده کننده نداشته باشد. خطر هنگامی رخ می دهد که استفاده از نرم افزار روند محاسبات و نحوه آن را که توسط نرم افزار انجام می شود، متوجه نشود.
بنابراین مهم این است که استفاده کننده خود قادر به انجام محاسبات دستی به منظور دستیابی به بهترین آرایش اطلاعات ورودی به نرم افزار و کنترل نهایی خروجی های برنامه باشد. همچنین برنامه کامپیوتری ممکن است دارای اشتباهاتی باشد که ممکن است منجر به خروجی های دارای اشتباه گردد.[1] همیشه بایستی صحت داده های ورودی به طور دقیق کنترل گردد.
نکته دیگر این است که در نرم افزار های طراحی مبدل های حرارتی ممکن است در حدود چهل نقطه مجبور به عملیات تصمیم گیری و حدس و خطا باشد، بنابراین 240 = 1/1×1012 حالت مختلف در تصمیم گیری و محاسبات به وجود می آید که امکان آزمایش همه این مسیرها نیست و ممکن است بعضی از مسیر های محاسبات دارای خطا و اشتباهاتی باشد، بنابر این در تهیه نرم افزار های طراحی مبدل های حرارتی و همچنین مقادیر حدس اولیه در نقاطی که عملیات سعی و خطا انجام می شود، بایستی کمال دقت صورت گیرد و کاربر بایستی با محاسبات و طراحی مبدل های حرارتی و منطق نرم افزاری که استفاده می کند و همچنین تفسیر اطلاعات ورودی و خروجی برنامه آشنایی کامل داشته باشد.[2]
-2شبیه سازی مبدل پوسته لوله E-1121 واحد تقطیر اتمسفریک پالایشگاه نفت لاوان نرم افزار Aspen Hetran از دو بخش اصلی ورودی و نتایج تشکیل یافته است، که در بخش ورودی اطلاعات مورد نیاز جهت انجام محاسبات در اختیار نرم افزار قرار می گیرد و در بخش نتایج اطلاعات کامل مبدل شبیه سازی شده قابل مشاهده خواهد بود. فرم انتخاب نوع سیستم مورد مطالعه: در این فرم نوع و تغییر فاز سیال های سرد و گرم، مود محاسباتی و نیز محل قرارگیری سیال گرم تعیین می گردد.[5]
