پایان نامه طراحی مبدل های حرارتی صفحه ای و فرآیند تولید آنها


چکیده

مبدلهای حرارتی صفحه ای تجهیزات بسیار مهمی هستند که به صورت گسترده در فرایندهای حرارتی ، حرارت و برق ، تهویه مطبوع و تبرید ، بازیافت حرارت ، صنایع تولیدی و حمل و نقل استفاده می شوند . تحقیقات مداوم برای دستیابی به راندمان بیشتر و قیمت كمتر نهایتاً منجر به توسعه و تكمیل چندین نوع مبدل حرارتی غیر از مبدل پوسته و لوله (كه متداول است) گردید.

یكی از موفق ترین مبدل های حرارتی عبارت است از مبدل حرارتی صفحه ای با واشر سرتاسری كه اولین بار در 1930 عرضه گردید تا بتواند جوابگوی نیازهای بهداشتی صنایع شیر باشد.

این پایان نامه به مبدلهای حرارتی صفحه ای ( PHE ) می پردازد که یکی از مشهورترین انواع مبدل ها در صنعت هستند . هدف کلی این پایان نامه تشریح جامع این نوع از مبدلها اعم از فرایند طراحی و تولید و مزایا و معایب آنهاست .

فصل 1

ساختمان و عملکرد مبدلهای صفحه ای

1-1 مقدمه

فرايند تبادل حرارتي ميان دو يا چند سيال با دماهاي مختلف در اغلب فرايندهاي صنعتي، تجاري و خانگي اتفاق مي افتد و معمولا براي اين كار از مبدل هاي حرارتي استفاده مي شود. طيف وسيعي از مبدل هاي حرارتي با شكل، اندازه، نحوه انتقال حرارت و ويژگي هاي متفاوت ديگر استفاده مي‌شوند كه در فرايندهاي مختلف، صنايع نفت، نيروگاه ها، حمل و نقل، تهويه، تبريد، و صنايع بيوميديكال و سرمازاي كريوژنيك و غيره مورد بهره برداري قرار مي گيرند. مبدل ها را مي توان براساس نحوه تماس (مستقيم و غيرمستقيم) دسته بندي كرد. در گذشته گرماي انتقال يافته از طريق سيالات با تماس مستقيم انجام می شد و ديواره سيالات را از هم جدا نمي كرد. در اين شيوه به علت فقدان ديواره ميان سيالات، دماهاي اپروچ يا تقریب دقيق تري به دست مي آيد و انتقال حرارت غالبا همراه با انتقال جرم نيز مي باشد. برج خنك كن نمونه اي از يك مبدل حرارتي از نوع تماس مستقيم است. در مبدل هاي حرارتي كه از تماس غيرمستقيم يا ترانسمورال استفاده مي كنند، يك ديواره (به شكل ورق، لوله يا در مواردي به صورت ديگر اشكال غير دايره اي جريان سيالات داغ و سرد را از هم جدا مي كنند و تبادل حرارت ميان آن ها از طريق اين سطح اتفاق مي افتد. مبدل‌هاي حرارتي پوسته و لوله و صفحه اي (يا صفحه و قاب) نمونه هايي از مبدل هاي تماس غيرمستقيم هستند؛ سيستم بازياب حرارت گردان نيز نمونه اي از مبدل تماس غيرمستقيم است كه در آن گرما به شيوه انتقالي مبادله مي شود. مبدل ها را مي توان براساس ويژگي هاي ساختاري آن‌ها، وضعيت هاي انتقال حرارت و مشخصه هاي كاركرد حرارتي طبقه بندي كرد.

شدت رقابت در بازارهاي جهاني و نياز روز افزون به صرفه جويي در مصرف انرژي و كاهش اثرات زيست محيطي فرايندها سبب شده است كه مصرف كنندگان به سمت استفاده از مبدل هاي با كارايي بالا متمايل شوند. با وجودي كه هنوز به وفور از مدل هاي حرارتي پوسته و لوله در صنايع مختلف استفاده مي شود و كارايي آن ها را مي توان با استفاده از وسايل تقويتي در آن ها بسيار بالا برد ، اما به نظر مي رسد كه اين مبدل ها از نظر نسبت قطرها و مساحت سطح هيدروليك به حجم بسيار بزرگ هستند. آگاهي مهندسين از اين مشكل سبب توسعه انواع مبدل‌هاي مختلف ديگر شده است كه كارايي بالايي دارند و بسيار جمع و جورترند . يك مبدل حرارتي كم حجم يا جمع و جور مبدلي است كه چگالي مساحت سطح انتقال آن در حداقل يكي از طرف هاي سيال بيش تر از 700 m2/m3 باشد .اين مبدل ها نه تنها جاي كوچكتري اشغال مي كنند بلكه ويژگي هاي ساختاري آن ها به گونه اي است كه كارايي هيدروليكي – حرارتي بهتري ايجاد مي كنند و بازدهي انرژي آن ها بيش تر و هزينه هاي بهره‌برداري از آن ها، هزينه هاي سرمايه اي و مواد در آن ها كمتر است.

براي دانلود متن کامل پايان نامه اينجا کليک کنيد