مقدمه

انتقال انرژی حرارتی از یک سیال به سیالی دیگر در صنعت توسط دستگاهی بنام مبدل حرارتی (Heat exchanger) صورت می گیرد.

در مبدل های حرارتی دو سیال با دمای متفاوت وجود دارد که این دستگاه شرایطی را فراهم می آورد تا تبادل گرما میان دو سیال بر قرار شود. معمولا مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایین تر و یا هر دو ، مورد استفاده قرار می گیرند.

مبدل حرارتی از طریق یک سطح واسط موجب انتقال انرژی میان دو سیال می شود .

مبدل های حرارتی در صنایع مختلف از جمله نیروگاه های برق ، پالایشگاه ها ، صنایع پتروشیمی، صنایع غذایی و دارویی ، صنایع ذوب فلز، سرمایش ساختمانها و... بصورت گسترده به کار می روند .

مبدل های حرارتی در دستگاه های مختلف نظیر دیگ بخار ، مولد بخار ، کندانسور ، اواپراتور ، تبخیر کننده ها ، برج خنک کن ، پیش گرم کن فن کویل ، خنک کن و گرم کن روغن ، رادیاتور ها ، کوره ها و ... کاربرد فراوان دارد .

تأثیر همزمان عواملی چون انتقال گرما وتحلیل افت فشار ، براورد ابعاد و کارایی و جنبه های اقتصادی ، طراحی مبدلهای حرارتی را تا اندازه ای پیچیده می کند.













اجزاء مختلف مبدل ها :

مبدل های حرارتی موجود در صنایع و کارخانجات به خصوص صنعت پتروشیمی ، معمولا" از نوع پوسته و لوله (Shell & Tube) می باشند .از مزایای این مبدل ها می توان به سطح تماس زیاد در حجم کم ،طرح مکانیکی خوب و توزیع یکنواخت فشار و راحتی تمیز کردن آنها اشاره کرد . می توان گفت که ساختمان مبدل ها شامل تعدادی لوله واسط که در داخل یک استوانه قرار می گیرند ، و دو سیال مورد نطر که یکی سرد و دیگری گرم است ، بدون اینکه بطور مستقیم با یکدیگربرخورد کنند از طریق دیواره فلزی لوله ها با یکدیگر تبادل حرارت خواهند کرد . به عبارت دیگر یکی از این دو سیال در لوله ها و دیگری در اطراف لوله ها ، درون پوسته جریان خواهد داشت .

اجزاء یک مبدل حرارتی

لوله ها (Tubes) :

جنس ، تعداد ، قطر ، طول و ضخامت لوله ها به طبیعت سیال ( خورنده یا بی اثر ، تمیز یا کثیف و ... ) مقدار جریان سیال ، فشار و درجه حرارت سیال و بار حرارتی مبدل بستگی دارد . لوله ممکن است به صورت راست ( دو سر باز) یا به شکل U روی صفحه ای به نام Tube Sheet پرس یا جوش داده شوند . لوله ها معمولا" به قطر خارجی اینچ تا 1 اینچ و از جنس فولاد یا مس و گاهی نیز از گرافیت یا تفلون ساخته می شوند .

پوسته (Shell) :

جنس ، قطر ، ضخامت و حجم پوسته به طبیعت سیال ، مقدار جریان سیال ، فشار و درجه حرارت سیال و مشخصات دسته لوله (Tube Bundle) از نظر قطر و طول آن بستگی دارد . نوع کاربرد نیز تعیین کننده خواهد بود . از جمله پوسته مبدل های از نوع تبخیر کننده و همینطور جوشاننده دارای فضای تبخیر می باشند.

صفحه لوله (Tube Sheet) :

صفحه ای دایره ای شکل که سر لوله ها روی آن قرار می گیرد ، جنس و ضخامت و قطر این صفحه به جنس لوله ها ، تعداد لوله ها و نوع مبدل حرارتی بستگی دارد . لوله ها ممکن است به آن جوش داده شده یا توسط فلانج به آن متصل باشد.

لوله ها عموما" با دو آرایش مربعی یا مثلثی روی صفحه لوله ها نصب می گردند در آرایش مربعی کم ترین مقاومت در مقابل جریان و در نتیجه حداقل افت فشار به وجود می آید . یکی از معایب آرایش مربعی قرار گرفتن تعداد کمتر لوله در یک سطح معین می باشد . وقتی که آرایش لوله ها مثلثی باشد ، افت فشار جریان پوسته بیشتر از وقتی است ک آرایش مربعی باشد ، اما میزان انتقال حرارت در آرایش مثلثی بیشتر است .

کانال (Channel) :

جریان سیال به داخل لوله ها از طریق کانال صورت می گیرد . تعداد یک یا دو کانال در هر مبدل موجود است . در مبدل های حرارتی چند گذره (Multipass) از یک صفحه تقسیم کننده جریان استفاده می شود تا کانال به دو یا چند قسمت تقسیم شود .

تیغه (Baffle) :

تیغه ها به شکل دایره برش خورده یا دیسک و حلقه (Disc & Ring) ساخته می شوند . برای افزایش زمان تبادل حرارتی بین لوله ها و سیال درون پوسته از تعداد معین و مناسبی تیغه استفاده می شود . تیغه ها در داخل پوسته قرار گرفته و لوله ها از میان سوراخ های آنها که به تعداد لوله ها می باشند عبور می کنند . این صفحات دو نقش عمده دیگر نیز به عهده دارند . با ایجاد جریان های متقاطع مقاومت فیلمی تشکیل شده روی لوله ها را از بین برده و ضریب انتقال حرارت را بالا می برند . همینطور لوله ها را نگهداشته و از خم شدن آنها جلوگیری می کنند .

تیغه های طولی (Longitudinal Baffle) گاهی اوقات برای تقسیم کردن جریان پوسته به دو یا سه گذر قرار می گیرند .

سر پوسته (Shell Head) :

معمولا" به شکل نیمکره ساخته شده و به وسیله پیچ و مهره به پوسته وصل می شود و در مواقع لزوم برای بازرسی لوله ها برداشته می شود .

طبقه بندی مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی بر اساس موارد زیر طبقه بندی می شوند که چند مورد را به اختصار توضیح میدهیم:

1_ فرآیندانتقال

مبدلهای حرارتی با این مبنا به دو نوع تماس مستقیم وتماس غیر مستقیم طبقه بندی میشوند. در نوع اول دو سیال مخلوط نشدنی چون گاز و مایع در تماس مستقیم با هم قرار می گیرند. برجهای خنک کننده وچگالنده های تزریقی برای بخار آب مثالهایی از این نوع اند.در نوع دوم سیال گرم و سرد توسط یک سطح غیر قابل نفوذ از یکدیگر جدا می شوند. رادیاتور خودرو ها نمونه ای از ان است.

2_ فشردگی

با این معیار مبدلی که چگالی مساحتی (ضریب تراکم) آن در یک طرف بزرگتر از 700 متر مربع بر متر مکعب باشد ، صرف نظر از ساختارش، مبدل حرارتی فشرده نامیده میشود. به عنوان مثال چگالی مساحتی رادیاتور خودرو برابر 1100 متر مربع بر متر مکعب ، شش انسان برابر 2000 متر مربع بر متر مکعب و چگالی مساحتی مبدل حرارتی لوله ای و لوله ای-پوسته ای به ترتیب برابر 700 و 500 متر مربع بر متر مکعب می باشد.



3 _ نحوه ساختمان و مشخصات هندسی

با این مبنا مبدل ها به انواع لوله ای ، لوله ای- پوسته ای ، صفحه ای و پره دار و بازیاب ها تقسیم میشوند

4_ سازوکار انتقال حرارت

انتقال حرارت در مبدلها ی حرارتی به صورت جابجایی اجباری ، چگالش ، جوشش ، و تابش امکان پذیر است.

در چگالنده ها ، دیگهای بخار و تابشگر ها مورد استفاده در نیروگاههای فضایی بترتیب از سازوکار چگالش ، جوشش و تابش در یکی از سطوح مبدل استفاده می شود. انتقال حرارت در انواع دیگر مبدلها از سازوکار جابجایی اجباری تبعیت می کند.

5_ آرایش جریان

دو سیال گرم و سرد در مبدلها به صورت همسو ، نا همسو و متقاطع جریان می یابند

جریان همسو (هم جهت):

در این نوع مبدل ها سیال سرد و گرم هر دو در یک جهت حرکت می کنند و در حین عبور از مبدل تبادل حرارتی انجام می دهند.

جریان ناهمسو (مخالف جهت)

در این نوع مبدل سیال سرد در یک جهت و سیال گرم در جهت عکس آن وارد مبدل می شود و بدین ترتیب تبادل حرارتی صورت می پذیرد. در شرایط یکسان برای یک مبدل با جریان ناهمسو میزان انتقال حرارت بیشتر خواهد بود.

جریان متقاطع(صلیبی)

چنانچه یک سیال در لوله و سیال دیگر به صورت عمود بر لوله ها جریان داشته باشد، نوع جریان متقاطع خواهد بود. مبدل های حرارتی با جریان متقاطع در گرمایش و سرمایش هوا یا گازها کاربرد وسیعی دارند.

6-پیوستگی یا تناوب جریان

7-درجه حرارت کارکرد

8_ تعداد سیال



انواع مبدل های حرارتی بر اساس نوع ساختمان و نحوه عملکرد :



1-مبدل های حرارتی لوله ای (tube" heat exchanger")

این نوع از مبدل ها که در صنعت کاربرد بیشتری دارند خود به چند دسته ی مختلف تقسیم بندی می شوند :

1_ تک لوله ای

2_ دولوله ای

3_ لوله مار پیچ

4_ چند لوله ای

5_ لوله پوسته

نمایی از یک مبدل حرارتی تک لوله ای




مبدل حرارتی دو لوله ای (Double tube" heat exchanger")

ساده ترین نوع مبدلی که در صنعت ساخته می شود مبدل حرارتی دو لوله ای است که به آن مبدل سنجاق سری نیز گفته می شود که از دو لوله ی هم محور و به شکل تشکیل شده است . در این نوع مبدل یکی از سیال ها از درون لوله و سیال دیگر از مجاری بین دو لوله عبور می کند و به این ترتیب عمل انتقال حرارت صورت می گیرد.




لوله های هم محوری که درون هم قرار می گیرد در یک انتها توسط یک زانوی 180 درجه مطابق شکل فوق برگشت داده می شود . در برخی موارد که از مجرای بین دو لوله گاز عبور میکند سطح خارجی لوله داخلی به صورت پره دار ساخته می شود . به شکل زیر توجه کنید :




از مزایای این نوع مبدل ها می توان به ساخت آسان و هزینه نسبتا کم ، محاسبات و طراحی آسان ، کنترل ساده جریانهای سیال در دو مسیر ، نگهداری و تمیز کردن آسان و کاربرد در فشارهای زیاد اشاره کرد .

در صنعت معمولا برای سیالاتی که رسوب زا هستند از این نوع مبدل ها استفاده می شود .



مبدل های حرارتی لوله مارپیچ ("hellflow spiral" heat exchanger)

این نوع ازمبدل های حرارتی از یک یا چند حلقه لوله مارپیچ تشکیل شده اند که ابتدا وانتهای این لوله مارپیچ به لوله اصلی ورودی و خروجی متصل می شود و محفظه ای اطراف آن را می پوشاند . معمولا جنس لوله های مارپیچ از فولاد کربن دار یا مس و آلیاژ های آن یا فولاد زنگ نزن و آلیاژهای نیکل می باشد .

معمولا ابعاد این دسته از مبدل ها در مقایسه با سایر مبدل های لوله ای کمتر است زیرا انتقال حرارت در مسیر های منحنی و پیچ دار بیشتر از مسیر مستقیم است .










از معایب و مزایای این نوع از مبدل ها می توان به موارد زیر اشاره کرد



معایب :

1_ به دلیل کوچک بودن لوله مارپیچ تعمیر و جوشکاری آنها مشکل و زمان بر است.

2_ بدلیل مارپیچ بودن لوله ها تمیز کردن انها عملا مشکل است.



مزایا :

1_ راندمان بالا

2_ مونتاژ آسان

3_ مقاومت مکانیکی در مقابل انبساط و انقباض

4_ مناسب برای دبی های کم و بارهای حرارتی پایین



مبدل های حرارتی لوله _ پوسته ("shell & tube" heat exchanger)



متداولترین و پرکاربردترین نوع مبدل های حرارتی که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد مبدل های حرارتی لوله- پوسته می باشد که برای کاربرد های مختلف و در اندازه های گوناگون طراحی و ساخته می شود .از این نوع مبدل ها به منظور تبخیر یک مایع یا کندانس کردن یک بخار و یا انتقال حرارت بین دو مایع استفاده می شود . اجزای تشکیل دهنده یک مبدل حرارتی لوله- پوسته عبارتند از :

لوله ، صفحه لوله ، پوسته ، سر جلو ، سر عقب وصفحات نگهدارنده (بافل ها )






این نوع از مبدل ها از تعداد زیادی لوله حاوی سیال که بخش خارجی آن با سیال دیگر در تماس می باشد تشکیل یافته و عمل انتقال حرارت از طریق سطح واسط که همان بدنه یا جداره لوله است امکان می پذیرد پس باید جنس لوله ها به گونه ای انتخاب گردد که علاوه بر استقامت ، رسانای خوب گرما نیز باشد .


در مبدل های لوله-پوسته معمولا دو صفحه از جنس فلز در ابتدا و انتهای مبدل قرار می گیرد که به تعداد لوله های داخل مبدل بر روی این ورقه ها سوراخ ایجاد شده است و این لوله ها به صفحه لوله از طریق جوش یا به طریقه مکانیکی متصل شده اند .


دو سر مبدل یعنی سر جلویی و عقبی مبدل به گونه ای طراحی و ساخته می شود که سیال از یک سر مبدل وارد شده و به سمت ورودی لوله ها هدایت شود و پس از عبور از لوله ها وارد سر عقبی شده و در آنجا جمع آوری گردد.

سیالی که از میان پوسته عبور می کند باید به گونه ای هدایت شود که در طی مسیر بیشترین تماس را با سطح خارجی لوله ها برقرار نماید و فرآیند انتقال حرارت به بهترین شکل صورت پذیرد . برای دستیابی به این هدف از قطعه ای به نام بافل استفاده می شود . بافل ها به دو منظور در مبدل ها مورد استفاده قرار می گیرند ، هدایت سیال و نگهداشتن لوله ها برای جلوگیری از لرزش و جابجایی . با نصب بافل ها جریان عبوری سیال در پوسته تقریبا عمود بر جریان عبوری سیال داخل لوله ها می شود که این امر موجب افزایش انتقال انرژی حرارتی و در نتیجه افزایش راندمان کار می گردد .






2-مبدل های حرارتی صفحه ای

این مبدلها ، از صفحه هایی نازک ساخته می شوند.صفحه ها صاف یا موج دار بوده و به دو صورت مسطح یا خمیده در ساخت مبادله کن استفاده می شود.چون صفحه ها همچون لوله ها در مبادله کنهای لوله ای، قادر به تحمل فشار زیاد و اختلاف دمای خیلی زیاد نمی باشند، از این مبادله کن در دما و فشار متوسط استفاده می شود.

ضریب تراکم مبادله کنهای صفحه ای در بازهُ 120 تا 230 متر مربع بر متر مکعب قرار دارد. حداقل سه نوع مختلف از این نوع مبادله کنهای حرارتی وجود دارد، که در ساختمان آنها جهت انتقال حرارت از سیال گرم به سیال سرد، از ورقه های نازک فلزی و کم و بیش موازی استقاده شده است.

سه نوع مبادله کن اشاره شده عبارتند از:

1.مبادله کنهای حرارتی صفحه و قاب

2.مبادله کن حرارتی صفحه مارپیچی

3.مبادله کن حرارتی لاملا یا رومن



مبدلهای حرارتی صفحه و قاب

این مبدلها شامل مجموعه ای از ورقهای شکل داده شده است که توسط یک قاب به یکدیگر متصل شده اند. قاب با فشردن واشرها در اطراف لبه های مبادله کن از نشتی جلوگیری می کند. همچنین واشرهای اطراف مجاری، هدایت عبور سیال را از مجرای مربوطه به عهده دارند.

این نوع مبادله کنها به طور نسبی متراکم، سبک و دارای سطح انتفال حرارت زیاد می باشند.این نوع مبادله کنهای حرارتی در سکوهای استخراج نفت، صنایع غذایی و تبادل حرارت بین دو جریان آشفته استفاده می شود. نمونهُ دیگری از این مبادله کنها که در صنایع غذایی استقاده می شود. دلیل به کارگیری این مبادله کن ، سهولت در نظافت و ضد عفونی کردن آنها می باشد.





مبدلهای حرارتی صفحه مارپیچی

دبی دو سیال سرد و گرم در این مبدلها کم، و جریان آنها ناهمسو می باشد. مسیر عبور دورانی هر یک از دو سیال به خصوص در حرکت آرام باعث افزایش انتقال حرارت، و کاهش جرم گرفتگی می گردد،جرم گرفتگی در مبادله کنهای حرارتی از عوامل کاهش کارایی آنها می باشد.

- مبدل های لاملا :

مبدل های گرمایی لاملا شامل مجموعه کانال های ساخته شده از صفحات فلزی نازک است که به طور موازی جوشکاری شده اند و یا به شکل لاملا (لوله های تخت یا کانال های مستطیلی) می باشند که به صورت طولی در یک پوسته قرار گرفته اند

عوامل موثر در استفاده بیشتر از مبدلهای حرارتی صفحه ا ی :



1.هزینه های ابتدایی پایین از جمله طراحی.

2.بالا بودن ضریب انتقال حرارت در هر دو سیال به علت لایه ای بودن سیال در بین صفحه ها.

3.پایین بودن ضریب جرم گرفتگی آنها نسبت به مبادله کنهای حرا رتی پوسته لوله که این امر منجربه کاهش هزینه های نظافت و نگهداری می شود.

4.به منظور جلوگیری از خوردگی به راحتی می توان آنها را از فولاد زنگ نزن ساخت.

5.حجم آنها نسبت به مبادله کنهای پوسته و لوله به مراتب پایین تر است.

6.به راحتی با افزایش صفحات می توان ظرفیت مبادله کن را افزایش داد.

7. اتلاف انرژی در آنها پایین است.

8. با تغییر کمی در میزان جریان ، می توان تغییرات دما را به سرعت کنترل نمود.

9. تغییرات ناگهانی دما ی محیط تأثیر چندانی بر آنها ندارد.



3-مبدل های حرارتی پره دار

در مواردی که لازم است حجم و وزن مبدل کم ودر عین حال بازده مبدل بالا باشد از مبدل های پره دار استفاده میشود .



مبدل حرارتی صفحه پره((flat plate exchanger



در مبدل های صفحه پره در طرف مجاری عبوری هر کدام از سیال ها بین دو صفحه برای افزایش سطح تماس پره هایی قرار می گیرد .این پره ها مو جب افزایش سطح تماس و در نتیجه انتقال حرارت بیشتر می شوند . علاوه بر آن پره ها موجب افزایش مقاومت مکانیکی و افزایش توان مبدل در تحمل فشار ها ی بالا می گردد.

این نوع از مبدل ها در تهویه ی مطبوع ، پیش گرم کن های هوا و بازیاب در توربین های گازی استفاده می شود .






4-بازیابها



مبادله کنهای حرارتی بازیاب از انواع مبادله کنهای ذخیره ای به شمار می روند.در بازیابها، گرما از طریق یک دیوارهُ سلولی و حفره دار به نام ماتریس انتقال می یابد. در واقع سطح موثر تبادل گرمایی همین دیوارهُ سلولی است.



بازیابها به دو دستهُ استاتیکی و دینامیکی تقسیم می شوند.

ماتریس نوع استاتیکی به صورت تودهُ متخلخلی چون گلوله، سنگ ریزه، پودر یا مانند آن است. سیال گرم و سرد به تناوب از همین توده عبور می کند. در حین عبور جریان سیال گرم، گرما به ماتریس بازیاب منتقل می شود. با قطع جریان سیال گرم و برقراری جریان سرد، گرما از ماتریس به سیال سرد منتقل

می شود. از این بازیاب در پیش گرمکنهای هوای تولید ککُ و مخزن ذوب شیشه استفاده می کنند. کارکرد دمایی این بازیاب در گسترهُ 900 تا 1500 درجه سانتی گراد قرار دارد.

ماتریس بازیاب دینامیکی به صورت ظرفی استوانه ای است، که حول یک محور می چرخد. چرخ ماتریس به گونه ای تنظیم می شود که یک قسمت معین آن به تناوب از مقابل سیال گرم و سپس سرد عبور کند.کارکرد دمایی این بازیابها حداکثر تا 870 درجه سانتیگراد می باشد.

بازیابهای گردان فقط برای تبادل گرما میان سیالات گازی مناسب هستند. زیرا فقط در حالت گاز به گاز ظرفیت گرمایی ماتریس انتقال حرارت بسیار بیشتر از ظرفیت گرمایی گاز موجود در مسیر جریان آن می باشد.

از این مبادله کن به عنوان پیش گرمکن هوای نیروگاه حرارتی، توربینهای گازی و وسایل نقلیه در مقیاس وسیع استفاده می شود. نمونه ای از بازیابهای گردان به نام بازیاب لانگستروم می باشد



تازهها

افزایش راندمان مبدل های حرارتی از طریق نانو سیالات

رئیس فناوری های نوین شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی اعلام کرد: برای نخستین بار در دنیا شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی به دانش فنی افزایش راندمان مبدل های حرارتی به وسیله نانو سیالات دست یافت.

دکتر یوسف محمدی در گفت و گو با خبرنگار شانا افزود: توجه به محدودیت سوخت‌های فسیلی در دنیا موجب شده است که امروزه موضوع بهینه‌سازی مصرف انرژی در واحدهای فرآیندی، بیش از پیش مورد توجه قرار‌ گیرد.

وی با اشاره به این که در فرآیندهای شیمیایی، مهمترین بخشی که به طور مستقیم با مصرف انرژی ارتباط دارد، مبدل‌های حرارتی است، تصریح کرد: امروزه تلاش بسیاری به منظور افزایش شدت انتقال حرارت و یا کوتاه کردن زمان انتقال حرارت در مبدل ها صورت می‌گیرد.

وی ادامه داد: استفاده از پره‌ها (برای افزایش سطح انتقال حرارت و سایر فناوری های موجود) از روش هایی هستند که در افزایش انتقال حرارت به کار می‌روند؛ اما این روش ها پاسخگوی نیاز به انتقال حرارت بالا در صنایع مختلف نیستند و افزون بر آن سبب افزایش افت فشار هم می‌شوند، در نتیجه باید به روش های دیگری برای افزایش عملکرد حرارتی در این صنایع متوسل شد.

· وی با بیان این که سیالات متداول در انتقال حرارت مانند آب، اتیلن گلیکول، روغن موتور و غیره نقشی حیاتی در فرآیندهای انتقال حرارت در صنعت ایفا می‌کنند توضیح داد: این سیالات به طورکلی دارای ویژگی های انتقال حرارت ضعیفی در مقایسه با بیشتر جامدات هستند و همین امر سبب ایجاد مشکلات فراوانی در طراحی مبدل های حرارتی و فشرده ساختن آنها شده ‌است.

وی با اشاره به این که پیشرفت های اخیر در معلق ‌ساختن ذرات فوق العاده ریز جامد در سیالات، به عنوان راهبردی جدید در عملیات انتقال حرارت مطرح شده ‌است، اظهار داشت: انواع مختلفی از ذرات جامد شامل ذرات فلزی و اکسید فلزات برای تشکیل سوسپانسیون به سیالات افزوده می‌شوند تا عملکرد حرارتی آنها را بهبود بخشند.

وی اضافه کرد: با این وجود این سوسپانسیون های معمولی که حاوی ذرات معلق میلی متری و میکرومتری هستند با مشکلات ته نشینی ذرات، سایش تجهیزات، گرفتگی کانال ها و افت فشار زیاد رو به رو هستند.

وی یادآوری کرد: نانوسیال به محلول سوسپانسیونی اطلاق می‌شود که ذرات فوق العاده ریز (کوچکتر از یکصد نانومتر) در سیالی خالص به حالت تعلیق در آورده شده‌ باشند.

وی افزود: این نانو ذرات از جنس فلز و یا اکسید فلزات و اغلب کروی شکل و یا استوانه‌ای هستند؛ این سوسپانسیون ها سری جدیدی از سیالات واسط حرارتی هستند که از معلق ساختن ذرات بسیار ریز در مایعات متداول مانند آب و اتیلن‌گلیکول به دست آمده‌اند و عملکرد حرارتی سیالات پایه را افزایش می‌دهند.

وی با اشاره به بررسی های انجام شده در شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی در زمینه انتقال حرارت نانو سیالات گفت: نتایج این بررسی ها نشان می‌دهد که استفاده از نانو سیالات سبب افزایش ضریب هدایت حرارتی و ضریب انتقال حرارت جا به جایی نسبت به سیالات پایه می‌شود.

وی ادامه داد: در مبدل های حرارتی پوسته و لوله، به دلیل عملکرد حرارتی بالای نانوسیال نسبت به آب، می‌توان از نانوسیال در فرآیندهای گوناگون برای سرمایش و گرمایش استفاده‌کرد.

وی تصریح کرد: به این ترتیب با افزایش انتقال حرارت می توان دبی آب مصرفی را در بیشتر مواقع کاهش داد که این امر می تواند راه گشای مشکل آب مصرفی و پساب تولیدی صنایع بزرگ نظیر صنعت نفت و به ویژه صنعت پتروشیمی باشد؛ همچنین با افزایش انتقال حرارت می‌توان ابعاد مبدل های حرارتی مورد استفاده در این صنایع را کاهش داد.

وی با اشاره به این که تاکنون رفتار حرارتی نانو سیالات در مبدل های حرارتی پوسته و لوله بررسی نشده است، توضیح داد: بسیاری از نتایج به دست آمده در زمینه انتقال حرارت نانوسیالات، در باره دو شرط مرزی شار حرارتی ثابت و دمای ثابت در دیواره و در هندسه های مختلفی همچون لوله ها و کانال ها به دست آمده‌اند.

وی اضافه کرد: در مبدل های حرارتی، شرط مرزی حرارتی واقعی، متفاوت است بدین معنی که هیچ یک از شروط مرزی یاد شده وجود ندارد و دمای دیواره و همچنین شار حرارتی در طول مبدل تغییر می‌کند.

وی یکی از موانع موجود برای افزایش ظرفیت صنایع مختلف را عدم پاسخگویی دستگاه های حرارتی در ظرفیت های بالاتر خواند و اظهار داشت: افزون بر این، افزایش ظرفیت، افزایش افت فشار را به دنبال دارد و این مسأله یکی از مهمترین محدودیت ها در صنایع بزرگ به ویژه صنعت پتروشیمی به شمار میرود.

وی همچنین با بیان این که روش های متداول افزایش انتقال حرارت به شدت سبب افزایش افت فشار می شوند، گفت: بر اساس نتایج تحقیق حاضر که برای نخستین بار در دنیا انجام شده است، می توان با استفاده از نانو سیالات خاص، راندمان حرارتی مبدل های حرارتی را که از مهمترین دستگاه های حرارتی به کار رفته در صنایع است، به طور چشمگیری افزایش داد و این در حالی است که افت فشار نیز کاهش چشمگیری می یابد.

وی افزود: نتایج این تحقیق تحول شگرفی در صنایع مختلف از دیدگاه های محیط زیست، انرژی، افزایش ظرفیت و اقتصادی ایجاد خواهد کرد.

رئیس فناوری های نوین شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی یادآوری کرد: دکتر غلامرضا اعتماد عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، مجری پروژه دستیابی به دانش فنی افزایش راندمان مبدل های حرارتی از طریق نانو سیالات است که هم اکنون به منظور فرصت مطالعاتی به کشور کانادا سفر کرده است



نتیجه

با توجه به مطالب بالا مبدلهای حرارتی در صنایع مختلف کاربرد های فراوانی دارند.از آنجایی که مبدلهای حرارتی انواع گوناگونی دارند اما با توجه به مزایای فراوانی که مبدل های حرارتی صفحه ای دارند گزینه مناسبی برای استفاده در صنایع می باشد.





منابع



آشنایی با مهندسی شیمی، سید حسین نوعی ،محسن پاکیزه سرشت ،محمد حسین واحدی،(1386)،مشهد،انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد

Www.irche.com

www.chemeng.ir

petroshimi85.blogfa.com

chemengworld.blogfa.com

kntu-mech.blogfa.com
 

نظرات شما عزیزان:

bahram

ساعت16:29---27 ارديبهشت 1392

- [ایمیل]

nice
kheli khoob va mofid bood
man donbal poroje dar mored kontorol faraind ham hastam mamnon misham komakam konid

ابي

ساعت22:01---15 ارديبهشت 1392

- [ایمیل]

دمتون خيلي عالي بودخسته نباشيد

میرزایی

ساعت11:27---30 بهمن 1391

- [ایمیل]

سلام
متنتون خیلی عالی بود.من دنبال یک سری مطلب ومقاله درمورد مبدلهای حرارتی برای پروژه پایانیم می گردم.پروژم طراحی مبدل به کمک نرم افزارهستش.میشه لطفاٌکمکم کنید واگرمقاله جالبی دارید برام میل کنید.

باتشکر.

parva

ساعت11:33---23 آذر 1391

mer30.kheyli mofid bud

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: