بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
انتقال حرارت 2
اسلاید 2 :
مبدل های حرارتی
فرآیند انتقال:
1-تماس مستقیم:دو سیال هم جهت از یک سو وارد کنید این دو تا ابتدا پر قدرت هستند.
2-تماس غیر مستقیم:سیال گرم از یک طرف و سیال سرد از طرف مقابل وارد کنیم.مثل مبدل ها
بهترین نوع تماس،تماس غیر مستقیم است چون تبادل حرارت بهتر انجام می شود.جریان ناهمسو بهترین تماس است.
مبدل ها:
1-لوله ای
2-پوسته ای
3-مبدل های فشرده
-صفحه ای 5-پره دار
اسلاید 3 :
در داخل پوسته متغیرهایی می گذارند که به آن ها بافل می گویند که این سیال را پخش می کند روی لوله و باعث می شود سیال سرد توزیع شود وانتقال حرارت خوب صورت بگیرد و جریان آرام را به توربولنت تبدیل کند.
همسو
ناهمسو
سیال گرم t1
سیال سرد T1
اسلاید 4 :
*معمولا از صد در صد حجم پوسته 15 تا بافل داریم.(15درصد بافل)
-هر گاه جریان آرام به سمت ناآرام برود انتقال (جرم،حرارت،سیال) سریع تر انجام می شود.
سیال سرد T1
سیال گرم t1
بافل
پره دار
اسلاید 5 :
*بافل ها انتقال حرارت را سریع تر می کنند و ارزش پوسته ها به مقدار بافل آن است.
از مبدل حرارتی پره دار در صنعت زمانی که می خواهند بار حرارتی زیادی را تبادل کنند استفاده می شود.
در مبدل های حرارتی q=hAΔT
-همسو
آرایش جریان ها:
-ناهمسو
-متقاطع(corss،چهار راه)
گرم
سرد
گرم
سرد
همسو
ناهمسو
متقاطع
مانند
اسلاید 6 :
هدف ما این است که یک سیال داغ را به وسیله ی یک سیال سرد خنک کنیم.
معیارهایی که بایستی انتخاب شود تا سیالی داخل لوله قرار بگیرد.
1-اولین معیار خوردگی می باشد باید در لوله داخلی باشد و طراحی می شود چون معمولا جنس لوله های داخلی محکم تر است.
2-فاز سمی:داخل لوله زیرا فاز سمی به محیط انتقال پیدا نکند.
3-رسوب گذاری:جسمی که بیشتر رسوب می دهد در داخل لوله زیرا:
-الف)چون در پوسته بافل داریم وتمیز کردن آن مشکل است.
-ب)دبی در داخل پوسته بیشتر است پس رسوب گذاری کمتر خواهد بود.
4-سیالی که دمایش بیشتر است در داخل لوله قرار می گیرد.
-الف)به عایق کاری احتیاجی نیست
-ب)چون جنس لوله های داخلی محکم تر است.
اسلاید 7 :
5-سیالی که دبی اش بیشتر است در پوسته قرار می گیرد.
انواع مبدلهای حرارتی پوسته و لوله ای:
1-یک پوسته ویک لوله(شکل 3 صفحه قبل)
2-یک پوسته و دو لوله
3-دو پوسته و لوله
گرم t1
سرد T1
اسلاید 8 :
Uضریب کلی انتقال حرارت
فقط تابع جنس است.
انتقال حرارت کلی در یک دیواره سطح
q=
Q= uAΔT
(I=
ولتاژ
مقاومت
داخلی qi=uiAiΔT
خارجیq₀=u₀A₀ΔT
q=qi=q₀
اسلاید 9 :
=uiAiΔT
u₀=
اسلاید 10 :
H.W:آب در درون لوله ای در دمای Cᵒ90 از میان یک لوله فولادی به قطر mm50 عبور می کند. ضریب هدایت آن برابر 54 در معرض هوا با فشار جوی و دمای Cᵒ 20 قرار دارد.سرعت آب در
0.25 است.ضریب انتقال حرارت کلی را برای این حالت بر حسب سطح خارجی لوله حساب کنید؟قطر داخلی برابرm0.052 و قطر خارجی m0.0633 و دانسیته 960 است.
سیال برابر 0.68،μ=2.84*10-4 ویسکوزیته ،pr=1.76
Nui =0.023 Re0.8 pr0.4
اسلاید 11 :
در مبدل های حرارتی به جای 2 دما،4 دما داریم:
در جریان ناهمسو ΔTL,M بیشتر است از ΔTL,M در جریان همسو.
ΔTL,M=
ΔTL,M =
اسلاید 12 :
اگریک مبدل حرارتی دو لوله ای غیرهمسو،آب با دبی 18 از 35 تا 76 توسط روغنی که گرمای ویژه آن 1.9 گرم می شود.اگر روغن در 110 وارد مبدل حرارتی و با 75 از آن خارج شود 4.18=Cp آب و ضریب کلی انتقال حرارت (u)برابر 320 باشد سطح تبادل را پیدا کنید؟
جریان همسو q=uA=
ΔTL,M
ΔTL,M
اسلاید 13 :
جریان ناهمسو
همسو ΔTL,M < ΔTL,M ناهمسو
حل مسئله: 76 35
110 75
ΔTL,M=
اسلاید 14 :
ΔTL,M= غلط 26.92=
Q oil=m oil Cp oil ΔT
Q w=m w Cp w ΔT
35 76 =
110 75
q=u A ΔTL,M
q oil=q w=q T
qT=u A ΔTL,M
q w=68*4.2*(76-35)=
*
= wat
qT=320
*A*26.92
ΔTL,M
اسلاید 15 :
مبدل حرارتی برای خشک کردن 20 آب از 360 به 340 مورد نیاز است.اگر شدت جریان 25 و دمای 300 برای سیال دیگر در نظر گرفته شود و دمای خروجی برای این سیال 316 باشد،سطح تبادل حرارتی را به دست آورید؟(uدر جدول 10-1 کتاب آمده)
340 360
316 300
در اینجا U=320
در کتاب
ناهمسو ΔTL,M= 41.96 =
ΔTL,M
اسلاید 16 :
q w=m w Cp w ΔT = 20*4.18*(360-340)
q w= kj*1000= j
Q=u*A* ΔTL,M A=q w/(320*41.96) =
360 340
300 316
همسو کتاب ΔTL,M=
همسو ΔTL,M= 39.28 =
مقدار uیا ضریب انتقال حرارت کلی بعضی از مواد مختلف در جدول 10-1 کتاب ارائه شده به عنوان مثال اگر مبدل حرارتی آب –آب باشد:u=850
اسلاید 17 :
H.W: در یک مبدل حرارتی دو لوله ای روغنی با 1.9را با آب خنک می کنند. روغن در دمای 200 وارد می شود و در دمای 160خارج می شود.دبی جرمی روغن 4 و آب در دمای 50 و با دبی جرمی 1600 لازم است. مطلوب است محاسبه سطح لازم اگر جریان آب روغن .
الف)همسو باشد ب)غیر همسو باشد؟
H.W:می خواهیم 320 آب را در درجه حرارت اولیه 175 وارد و در 59.7 خارج می شود را با روغنی که Cpآن 2.1 است را سرد کنیم.درجه حرارت روغن ورودی 35 وخروجی 93 است.دو نوع مبدل حرارتی دو لولهای موجود است.
مبدل اول: A=0.47m²و u=570،مبدل دوم: m² A=0.94و u=370مشخص کنید که باید از کدام مبدل استفاده شود؟
اسلاید 18 :
از شکل 10-8 تا 10-11 می توان ضریب تصحیح را برای مبدل های حرارتی بدست آورد.
q=F u A ΔTL,M
F(R,P):R,Pتابعی از دما هستندوFتابعی از R,P.
اگر یک پوسته ویک لوله باشد برای محاسبه ازفرمول های دو لوله ای استفاده می کنیم ولی اگریک پوسته ودولوله باشد ازq=Fu A ΔTL,M )در پوسته ولوله غیر همسو می گیریم)استفاده می کنیم.
در یک گذر پوسته و یک گذر لوله از q=u A ΔTL,M استفاده می کنیم
T1
ضریب تصحیح
اسلاید 19 :
F R=
برای افزایش مقدار حرارت منتقل شده در مبدل های پوسته و لوله از فرمول q=Fu A ΔTL,Mاستفاده می کنیم.که بایستی فاکتورهای زیر رعایت شود:
1- افزایش u:چون u را تا مقدار محدودی می توان افزایش داد(uحدود دارد) نمی توان u را افزایش داد.
2-افزایش A:برای افزایش A بایستی طول مبدل را زیاد کنیم که این عامل باعث بالارفتن هزینه طراحی خواهد شد.
اسلاید 20 :
3- افزایش F: ضریب تصحیح Fبه ضرایبی مثل RوPبستگی دارد که اینجا نیز به درجه حرارت سیالات بستگی دارد.چون درجه حرارت سیالات ثابت است پس قابل تغییر نیست.
4-افزایشΔTL,M :با غیرهمسو قراردادن می توان ΔTL,Mرا افزایش داد.
5-تعداد لوله ها را بیشتر کنیم: با افزایش لوله ها سطح تبادل حرارتی بیشتر خواهد شد.همچنین گاهی با کم کردن لوله ها qافزایش می یابد.
مثال:آب با دبی 1.9 از 27 تا 50 در یک مبدل حرارتی گرم می شود. آب با دبی 3.2 در لوله با حرارت 90 وارد می شود. اگر ضریب کلی انتقال حرارت 1500وسرعت متوسط آب در لوله با قطر cm1.8 معادل 0.3 باشد به دلیل محدودیت که طول لوله نباید بیشتر ازcm 24 باشد کدام مبدل حرارتی 1 گذر پوسته و
