دانلود مقاله مبدل های حرارتی

خلاصه:
فرایند تبادل گرما بین دو سیال، دماهای مختلف که بوسیله ی دیواری جامد از هم جدا شده اند. در بسیاری از کاربردهای مهندسی دیده می شود. وسیله ای که این تبادل حرارتی را در بسیاری از فرایندها صورت می دهد، مبدلهای حرارتی (Heat Exchangers) می باشند که کاربردهای خاص آنها را می توان از سیستمهای گرمایش ساختمانها و تهویه مطبوع گرفته تا نیروگاهها، پالایشگاهها و فرآیندهای شیمیایی به وضوح مشاهده کرد
طراحی با پیش بینی عملکرد این دستگاهها مبتنی بر اصول انتقال گرما می باشد. در این پروژه سعی شده تا اختصاصا در مورد مبدل های پوسته– لوله ای (Shell-ans-Tube) به علت سادگی، کاربرد وسیع و وجود استانداردها و اطلاعات فراوان تر کتابخانه ای آنها بحث و بررسی شود. در این بررسی ضمن معرفی کلی این مبدل ها، کاربرد آنها، نحوه ی طراحی و عملکرد آنها به سه روش کرن (Kerm’s Method) و بل (Bell’sMethod) و روش الگوریتم سریع (Rapid Design) و جهت بررسی عملکرد (Performance) یک مبدل پوسته- لوله ای مطرح شده است. در پایان، سعی بر ارائه یک فلوچارت جامع در مورد مبدلهای پوسته- لوله ای به کمک سه روش فوق گردیده است. امید است که مطالعه ی حاضر در طراحی این وسایل مفید قرار گیرد.
در پایان از زحمات و تلاش کلیه عزیزان خصوصا استاد راهنمای گرامی، آقای دکتر محمد رضا جعفری نصر، که ما را در گردآوری این پروژه یاری نموده اند کمال تشکر و قدردانی را می نماید.
مصطفی واشوبی
بهمن 84

فصل اول “Section 1”
معرفی انواع مبدلهای حرارتی (Heat Exchanger Definition)
عموما تجهیزات حرارتی در سیستمهای فرآیندی مثل پالایشگاهها به دو دسته کلی نقسیم می شوند.
1- کوره ها (Furnaces)
2- مبدل های حرارتی (Heat Exchangers)
فرق کوره ها و مبدل ای حرارتی در منبع گرمایشی است یعنی اینکه منبع گرمایشی در کوره ها سوخت های مایع و گازی است ر حالیکه در مبدل های حرارتی منبع گرمایشی سیال گرم است. در کوره ها با توجه به نوع منبع گرمایشی مکانیزم انتقال حرارت به صورت جا به جایی (Convection) و تشعشعی (Radiation) تواما میباشد حال آنکه مکانیزم انتقال حرارت در مبدل های حرارتی فقط جا به جایی (Convection) است. هدف در مبدل حرارتی مجاورت یک سیال گرم با یک سیال سرد است به طوریکه انتقال حرارت به طریقه جا به جایی باعث گرم شدم سیال سرد گردد.
تقسیم بندی مبدل های حرارتی از نظر فازها عموما به دو صورت زیر است:
1- مبدل های حرارتی که همراه تغییر فاز هستند مثل ریبوپلرها (Reboilers)- کندانسورها (Condensors) تبخیر کننده ها (Evapoators)
2- مبدل هائیکه همراه با تغییر فاز نیستند مثل مبدل های پوسته- لوله ای
(shell and Tube)

تقسیم بندی مبدل های حرارتی از نظر ساختاری:
1- مبدل پوسته- لوله - shell and Tube Heat Exchanger
2- مبدل دو لوله ای - Double Pipe Heat Exchanger
3- کولرهای هوایی - Air Cooler Heat Exchanger
4- مبدل های حلزونی (استوانه ای) - Sporal Heat Exchanger
5- مبدل های قاب صفحه ای - Plate and Frame Heat Exchanger
6- مبدل های صفحه ای - Plate Fin Heat Exchanger
7- لوله های حرارتی - Heat Pipe Heat Exchanger و مبدل های دیگری که به توجه به نوع کارایی ایشان در صنایع کاربردهای ویژه ای دارند. معمولا مبدل های با کارآیی خاص عبارتند از:
- Fully- Welded- Plat Heat Exchanger
- Low and High Temprature HX for Waste Heat Recovery
a- Gas- Gas Waste Heat Recovery Recuperators
b- Gas- Liquid Waste Heat Recovery Economizers
در این پروژه سعی بر معرفی- طراحی بهینه سازی مبدل های پوسته لوله ای شده است که عموما در صنایع کاربردهای بیشتری دارد و به وفور می توان آنها را مشاهده کرد.
مبدل های پوسته- لوله ای (Shell and Tube Heat Exchanger):
مبدل های پوسته- لوله ای تنها مبدل هایی هستند که در دمای بیشتر از C ◦ 360کاربرد دارند و فشارهای بیش از bar30 را تحمل می کنند. این مبدل ها بر اساس استاندارد TEMA که استاندارد آمریکا و شرکتهای سازنده مبدل است طراحی و ساخته می شوند.
TEMA= Tubabr Exchanger Manufacetur Associate
استاندارد TEMA که همان انجمن کارخانجات سازنده مبدل های پوسته لوله ای است تمام شرایط استاندارد برای یک مبدل را در نظر گرفته است.
سه بخش اصلی یک مبدل حرارتی عبارتست از: 1- پوسته (Shell) 2- لوله (Tube) 3- در پوش ها (Headers) استانداردهای پوسته- درپوش ها در TEMA لحاظ شده
انواع و اجزاء اصلی یک مبدل پوسته لوله ای:
پوسته یک مبدل یک بخش استوانه ای است که تعداد لوله در درون آن قرار گرفته است. جنس لوله ها معمولا از روی- آلومینیوم- فولاد و یا یکی از آلیاژهای مس و نیکل و یا فولاد صد زنگ است درپوش ها با هدهای یک مبدل در دو طرف پوسته قرار دارند که یکی موسوم به Stationary head دیگری موسوم به Rear head است. به طور کلی طبق استاندارد مهمترین پارامتر ساختمانی که به علت تقسیم بندی مبدل های پوسته- لوله ای می گردد تفاوت در rear head این مبدل ها است بر طبق این تفاوت انواع مبدل های Shell and Tube عبارتند از:
دارای دو صفحه نگهدارنده لوله است. 1- Fixed Tube Sheet Hx.
دارای خم U می باشد. 2- U- Type Hx.
دارای کلاهک شناور می باشد. 3- Floating Head HX.
مبدل های با کلاهک شناور خود نیز به چهاردسته تقسیم می گردند:
1- Pull through floating HX. (Tاز نوع)
2- Spit backing ring floating head HX. (S از نوع)
3- External sealed floating head HX. Or Lantern ring floating HX. (Wاز نوع)
4- Outside packed floating head HX. (P از نوع)
در اشکال زیر شکلها و اجزاء مبدلهای فوق به خوبی آورده شده است.
در مورد اجزاء مبدل پوسته لوله ای ذکر مطالب زیر ضروری است.
- Tube Sheet صفحه نگهدارنده لوله ها است که لوله های روی آن جوش و یا پرچ شده اند.
- نازل های سمت لوله همیشه روی درپوش ها قرار می گیرند. یعنی مکان این ها یا روی Stationary head است و یا روی Rear head و سیال درون لوله ها از طریق این تازل ها هدایت میشود.
- تازل های سمت پوسته همیشه روی پوسته قرار می گیرند و سیال درون پوسته را هدایت می کنند.
- برای افزایش تعداد گذرهای لوله (Tube Pass) از صفحات جدا کننده (Partition Plate) استفاده می کنند. این صفحات باعث می گردند که سیال مسیر لوله ها را طی کند و دو بار از طول پوسته عبور کند که در این صورت تعداد گذرهای لوله دو تا می باشد. هرچه تعداد صفحات جدا کننده بیشتر باشد تعداد گذرها افزایش می یابد نحوه اتصال این صفحات روی Tube Sheet و داخل درپوش ها به صورت جوش و شیاری است
- تعداد گذرهای لوله از یک گذر شروع شده و تا 16 گذر ادامه دارد و ضخامت استاندارد این صفحات جدا کننده mm 9/15- 35/6 خواهد بود.
- برای افزایش تعداد گذرهای پوسته از بافل های طولی استفاده می کنیم و بعدا در پارمترهای طراحی آن را شرح میدهیم.
پارامترهای عملیاتی تعیین کننده مبدل های پوسته لوله ای:
اگر دمای سیال گرم ورودی و خروجی را به تریب T1 و T2 نمایش دهیم و اگر دمای سیال سرد ورودی و خروجی را با t1و t2 نمایش دهیم خواهیم داشت:

∆Tb پارامتر عملیاتی در تقسیم بندی مبدلهای پوسته- لوله ای است یعنی

تمییز کردن مبدل های پوسته- لوله ای:
به طور کلی دو روش برای تمیز کردن مبدل ها وجود دارد:
1- روش مکانیکی 2- روش شیمیائی
در روش مکانیکی از فنر زدن و خارج کردن دسته لوله استفاده می شود حال آن که در روش شیمیایی استفاده از حلال های مناسب و شستشو با اسید استفاده می شود.

خصوصیات مبدل پوسته لوله ای Fixed Tube Sheet:
1- لول ها در این مبدل به صورت مستقیم هستند و دارای دو صفحه نگهدارنده لوله است این دو صفحه ثابتند و قابلیت حرکت ندارند. به همین دلیل برای حل مشکل انبساط احتمالی از یک اتصال آکاردئونی به نام لرزه گیر (Expansion Joint) استفاده می شود. در صورتیکه فشار سیال زیاد باشد یا سیال خیلی خورنده باشد دیگر نمی توان از این اتصال استفاده کرد.
2- تمییز کردن لوله ها به روش مکانیکی امکانپذیر است. اگر چنانچه سیال رسوب زا باشد بهتر است سیال رسوب زا داخل لوله ها فرستاده شود زیرا امکان تمییز کردن لوله ها وجود دارد.
3- در این گونه مبدل ها عدم وجود اتصالات داخلی خط نشتی سیال حذف می گردد. به همین دلیل لوله ها به پوسته نزدیکتر شده در نتیجه تعداد لوله های بیشتری را می توان روی صفحه نگهدارنده لوله جای داد یعنی آخرین محدوده لوله گذاری (OTL= Outer Limit) این مبدل از بقیه مبدلها بزرگتر است به طوریکه OTL مبدل Fixed Tube sheet از همه مبدلها بزرگتر است.
خصوصیات مبدل پوسته لوله ای U- Type:
1- مهمترین خصوصیات آن خم U در داخل لوله ها است که همین امر باعث شده است که فقط دارای یک Tube sheet باشد. به خاطر این خم U است که تعداد گذرهای لوله همیشه زوج است برای مبدل Type- U گذرهای لوله فرد مفهومی ندارد. حداقل گذرهای لوله این مبدل دو می باشد.
2- به علت عدم وجود اتصالات داخلی خط نشتی سیال حذف می گردد.
3- لوله ها را دلیل خم U نمی توان به روش مکانیکی تمییز کرد به همین دلیل از روش شیمیایی برای تمییز کردن لوله ها استفاده می شود یعنی اگر سیال رسوب زا باشد بهتر است سیال رسوب زا در داخل پوسته فرستاده شود.
4- عیب دیگران این مبدل ها این است که لوله های محیطی نمی توان تعویض کرد. در صورتیکه لوله های داخلی سوراخ شوند باید دو طرف لوله را کور (plug) نمود. معمولا برای حل این مشکل دسته لوله U شکل را با ردیفهای کمتری در نظر می گیرند تا پس از خم کردن لوله ها به تمامی آنها دسترس داشته باشیم.
5- به علت محدودیت در شعاع انحناء از فضای داخل پوسته به طور کامل نمی توان استفاده کرد بنابراین OTL این مبدل نسبت به مبدل قبل کاهش می یابد.
[OTL – (U-Yype) < OTL (fixed Tube sheet)]
6- از کاربردهای مهم مبدل U- Type می توان آنرا در یک جوش آور برج تقطیر یا یک ریبوبلر به کار برد.
الف- Kettle Reboiler ب- Tank Suction
فصل دوم “Section 2”
پارامترهای طراحی مکانیکی (Mechanical Design Parameters)
1- قطر و ضخامت لوله ها (Diameter and Thickness of Tube):
معمولا برای سیالات رسوب زا قطر لوله ها بزرگتر در نظر گرفته می شود و برای سیالات تمییز قطر لوله ها کوچکتر است.
می توان گفت که قطر لوله های کوچکتر باعث افزایش افت فشار می شود. معمولا قطرهای متعارف استاندارد عبارتند از:

(mm 1525- mm 205): استاندارد قطر پوسته (OD)s
ضخامت لوله ها و پارامترهای تعیین کننده آن عبارتند از:
الف- خورندگی سیال و مقاومت لوله در برابر آن
ب- فشار داخل سیال لوله و فشار خارجی و حداکثراختلاف فشار در طول دیواره
ج- قیمت لوله ها یعنی هرچه لوله ضخیمتر باشد قیمت آن بیشتر است و برعکس.
د- استاندارد بودن جهت تعیین یدکی
و- ارتعاش (Vibration): ضخامتی مناسب است که باعث ارتعاش دسته اول نگردد.
2- طول لوله ها (Length):
طول دسته لوله بیشتر از m5/7 نمی تواند باشد. (گاهی اوقات حداکثر طول لوله m8 و وزن آن ten20 میباشد، به علت محدودیت مکان لوله مطابق استاندارد زیر تعریف می گردد:
ft 24، ft 20، ft 16، ft 12، ft8: طول استانداردهای لوله های مستقیم

3- آرایش لوله ها (Tube arrangments):
به طور کلی فاصله مرکز تا مرکز لوله ها را گام یا (pitch) گویند و زوایه گام رت pitch angle گویند.
معمولا در طراحی اولیه نسبت به در نظر می گیرند ولی همواره باید بزرگتر از 25/1 باشد.
معمولا زاویه های گام به صورت º 30، º 60، º 90، º45 در نظر گرفته میشود که به صورت مثلثی- مثلثی چرخیده- مربعی و مربعی چرخیده موسوم می باشند.
Square Pitch = Px Tube piteh = Pt

رژیم جریان پوسته طبیعت سیال سمت پوسته Pitch angl pitch
ضریب انتقال حرارت همه نوع جریان تمیز º30 مثلثی
و افت فشار کمتر استفاده می شود تمیز º60 مثلثی چرخیده
ضریب انتقال حرارت جریان آشفته رسوب زا º90 مربعی
و افت فشار جریان آرام رسوب زا º45 مربعی چرخیده
زاویه º30 و º60 دارای ضریب انتقال حرارت و افت فشار بیشتر است و برعکس.
اگر سیال رسوب زا باشد آرایش º45 و º90 بهتر خواهد بود و برعکس.
در P1/ OD مشخص زاویه های گام های º30 و º60 میزان %15 بیشتر از زاویه گام های º45 و º90 لوله جای میگیرد.
تعریف می کنی که حداقل فاصله بین دو لوله را gap گویند یعنی: gap= P1 - OD
4- لوله های دو فلزی و پره دار:
گاهی اوقات یک فلز نمی تواند هم در برابر خوردگی سیال لوله و هم در برابر خوردگی سیال پوسته مقدوم باشد در این گونه موارد از لوله های دو فلزی که هم در برابر سیال پوسته و هم در برابر سیال لوله مقاومند استفاده می کنند.
لوله های پره دار برای افزایش سطح انتقال حرارت و جبران انتقال حرارت به کار می روند که شامل موارد زیر هستند.
- پره های کوتاه (Low fines) - پره های بلند عرضی (Transvers bigh fin)
- پره های بلند (High fines) - پره های بلند طولی (Longitudinal high fin)
در این پروژه مبنای محاسبات را روی لول های معمولی یا ساده (Plain Tube) در نظر می گیریم.
5- صفحه جدا کننده (Partition Plate):
صفحات جدا کننده باعث افزایش تعداد گذرهای لوله میگردند استاندارد ضخامت آنها mm 9/15- 35/6 می باشند دو روش نصب این وسایل عبارتند:
1- جوش دادن آن به درپوش و صفحه نگهدارنده لوله ها
2- ایجاد شیار روی Tube Sheet و در پوش قرار دادن ضخامت جدا کننده در داخل شیارها
لازم به توضیح است که جهت گیری نازل های سمت لوله ها روی درپوشها با توجه به گذرهای لوله صورت می گیرد.
6- بافل ها (Baffels):
به طور کلی بافل به سه دسته 1- بافل های عرضی (Cross Type baffle)
2- بافل های طولی (Longitudinal baffle)
3- بافل های حمایتی (Support Type baffle) تقسیم می شوند.
علت استفاده از بافل های عرضی:
1- در مبدل بدون بافل اقامت سیال داخل پوسته کمتر از مبدل همراه با بافل است به همین دلیل ضریب انتقال حرارت مبدل بدون بافل کمتر است.
2- در مبدل بدون بافل توزیع نامناسب سیال سمت پوسته (Maldistribution) را خواهیم داشت.
3- وجودبافلها باعث می گردد که سیال در یک حالت عمود بر لوله ها و در حالت دیگر موازی لوله هها حرکت کند و باعث جریان Cross Flow کند که باعث افزایش سطح تماس و ضریب انتقال حرارت میگردد.
4- با قرار دادن بافل ها، همان دبی از سطح کوچکتر عبور می کند که باعث افزایش سرعت، میگردد و افزایش عدد رینولدز را در پی خواهد داشت در نتیجه جریان آشفته (Turbulent) میگردد و به همان تناسب فشار افزایش می یابد.
توجه: در هر حال وظیفه اصلی بافل های عرضی ایجاد جریان متقاطع است که ضریب انتقال حرارت افزایش پیدا می کند ولی وظیفه فرعی بافل ها نگهداری لوله ها به منظور جلوگیری از ارتعاش است.
توجه: حداقل تعداد بافل ها در یک مبدل Shell and Tube چهار عدد است. در صورت کمتر بودن تعداد بافل ها ضریب انتقال حرارت کاهش پیدا می کند.
توجه: فاصله بین دو بافل مجاور هم راBaffle spacing گویند که با Ls نمایش می دهند. که در Ds قطر داخلی پوسته و یا Ls فاصله بافل ها می باشد.
BSR= Ls/Ds * 100 = Baffle Spacing Ratio
انواع بافل های عرضی:
1- Signal segmental BCR= 15- 40%
2- Double segmental BCR= 20 – 30%
3- Triple segmental
بافل NTW بافل خاصی است که همه لوله ها را بوسیله آن می توان نگهداری کرد. و مهمترین مزیت آن جلوگیری از ارتعاش دسته لوله است.
توجه: Lc ارتفاع پنجره بافل و Ds قطر داخلی پوسته می باشد.
BCR= Baffle Cut Ratio = Lc/Ds * 100
لبه های بافل (baffle edge)
لبه های بافل می تواند افقی و عمودی باشد اگر لبه هایش عمودی باشد داریم:
1- محل قرار گرفتن نازل های پوسته چپ و راست قرار می گیرد.
2- اگر سیال رسوب زا باشد بهتر است از لبه بافل عمودی استفاده گردد تا افقی، تا از ایجاد مناطق ساکن سیال خودداری می گردد.
3- در میعان بخار و با کندانس شدن سیال از بافل عمودی استفاده می کنیم.
از انواع دیگر بافل ها می توان از Nest, Orifice baffle, Rod baffle, Dis and doughnut به کاربرد که هر کدام مزایای خاصی به خود دارا هستند.
7- ضخامت بافل (Baffle Thickness):
ضخامت استاندارد بافل ها بین mm 2019/3 می باشد. باید توجه کرد فاصله بین قطر خارجی لوله و تک تک سوراخهای بافل که موسوم به Baffle Clearance می باشد مناسب در نظر گرفته شود زیرا در صورت فیت کردن این فاصله دسته لوله امکان خارج شدن را ندارد و اگر این فاصله بزرگتر در نظر گرفته شود دسته لوله درداخل سوراخها شروع به ارتعاش می کند و لق لق می زند میزان استاندارد Baffle Clearnace، mm (401/0) بزرگتر از قطر خارجی لوله ها است.
حداکثر طول آزاد و بدون تکیه (MUTL):
حداکثر طولی که لوله ها در آنها بدون تکیه بوده است و این طول روی پوسته است به طوریکه اگر از میزان مشخص افزایش پیدا کند دسته لوله شروع به ارتعاش می کند. مقادیر استاندارد آن با توجه به نوع آرایش لوله ها و جنسی پوسته عبارتند از:
for carbon, low- alloy- stainless and mikel alloys.
MUTL Tube OD
mm1321
mm 1524
mm 1880
mm 2235 mm88/15
mm05/19
mm 4/25
mm 75/31
نکته: به علت وجود نازل سمت پوسته و یا وجود بی زیاد سبال که باعث افزایش سرعت و افت فشار می گردد همراه فاصله Ls های ابتدایی و انتهایی باید بزرگتر از Ls مرکزی باشد.
حداقل فاصله بین بافل ها (Minimume Baffle Spacing):
الف- مقایسه نسبت [Ds/10] و ″ 2 هرکدام که بزرگتر بودند آنها را به عنوان حداقل فاصله بین دو بافل در نظر می گیریم.
ب- برای قطرهای بیشتر از ″60 (‌″60 Ds>) داریم: Mbs= Ds/10
8- بافل های طولی (Longitudinal Baffle):
کار اصلی بافل طولی افزایش تعداد گذرهای پوسته است. این صفحات مستطیل شکل هستند و در طول مبدل و در قطر پوسته قرار می گیرند. این صفحات از یک طرف به Tube Shellt و از طرف دیگر به آخرین بافل عرضی اتصال دارند. معمولا در داخل پوسته مبدل بیش از دو بافل طولی نداریم. بنابراین برای افزایش تعداد گذرهای پوسته، دو پوسته را به هم سری می کنیم. ضخامت بافل طولی mm 13- 6 در نظر گرفته می شود.
ضخامت بافل طولی باید طوری در نظر گرفته شود که در برابر سیالات خورنده و اختلالات فشار دو گذر پوسته مقاوم باشد.
9- صفحه برخورد (Impingment plate):
در بعضی مواقع دبی سیال پوسته زیاد است و سیال حاوی مواد ضربه زننده و کثیف است که در اثر برخورد سیال با لوله احتمال آسیب رساندن به لوله می باشد. به همین دلیل از صفحه برخورد استفاده می کنند تا قبل برخورد سیال با لوله ها، سیال با صفحه برخورد کند. قطر صفحه برخورد بزرگتر از دهانه نازل و ضخامت استاندارد آن mm 6 است که به صورت قوسی یا تخت جلوی نازل ورودی سیال سمت پوسته قرار می گیرد. برای اینکه سطح عبور سیال کم نگردد، سطح فرار سیال از کناره ها باید با سطح داخلی نازل بکی باشد.
Лdnh = л/4 dn2= سطح جانبی استوانه= سطح فرار سیال از کناره ها
hin = dnin/ 4
یعنی هرچه قطر نازل افزایش پیدا کند فاصله بین صفحه برخورد و نازل افزایش پیدا
می کند در این صورت تعداد لوله هائیکه می توان داخل دسته لوله قرار داد کمتراست. یا به عبارت دیگر هرچه مقدار dn/Ds = قطر پوسته/ قطر نازل افزایش پیدا کند OTL کاهش پیدا می کند.
نکاتی در رابطه با صفحه برخورد:
1- در نازل ورودی اگر صفحه برخورد لازم نبود باید فاصله اولین ردیف لوله تا نازل ورودی 6/ dnin باشد.
2- در صورتیکه دسته لوله قابلیت دوران 180 را داشته باشد باید فاصله 4/dn در هر دو طرف ورودی و خروجی در نظر گرفته شود.
3- همه گازها، بخارات اشباع، مخلوط های مایع و بخار حتما نیاز به صفحه برخورد دارند.
زمان نیاز یا عدم نیاز به صفحه برخورد:
پارامتر 2ρv را چک می کنیم که ρ دانستنه سیال پوسته برحسب 3m/ Kg و v سرعت سیال سمت پوسته بر حسب m/s است. اگر عدد حاصل از رابطه مذکور از اعداد جدول بزرگتر بود به صفحه برخورد نیاز است. نحوه اتصال آنها برای جلوگیری از کاهش OTL به صورت خارجی و در امتداد پوسته مبدل است.
2ρv نوع سیال
2230
744
0 تک فاز (غیر خورنده- غیر ساینده)
کلیه مایعات که در نقطه جوش وارد می شوند.
کلیه گازها و مخلوط های بخار مایع
10- آخرین محدوده لوله گذاری (OTL):
میدانیم OTL در مبدل Fixed Tube Sheet : از همه بیشتر است میزان OTL بستگی به 1- نوع مبدل 2- نحوه اتصال لوله ها به Tube sheet 3- فشار طراحی که فقط در مبدل کلگی شناور تأثیر دارد. OTL ) (presure design
طریق تعریف فاصله آخرین ردیف لوله با قطر پوسته را clerrance Dinmeter گویند که میزان استاندارد آن (mm 12- 3) است. (C.D= Ids- OTL)
11- محاسبه تعداد لوله ها:
برای محاسبه تعداد لوله ها از جداول مربوط به (Tube Count) استفاده می کنند طبق تعریف میزان دقیق لوله ها روی Tube sheet با استفاده از فرمولهای زیر ممکن است.
No. of Tube= Nt {1- (zi – zo)}

Nt = تعداد لوله ها بدون در نظر گرفتن نازل (ستون 0)
hi = فاصله اولین ردیف لوله تا دهنده نازل ورودی
ho = فاصله آخرین ردیف تا دهنده نازل خروجی
DI= قطر داخلی پوسته
DI= OTL
فصل سوم “Section 3”
اطلاعات طراحی (Design Data):
منظور از اطلاعات طراحی در حقیقت تعیین پارامترهای طراحی حرارتی و هیدولیکی، بعد از تعیین پارامترهای ساختاری است.
این پارامترها عبارتند از:
1- دبی سیال (Flow rate)
2- دمای ورودی و خروجی شاخه سرد و گرم جریان
3- فشار عملیاتی (Operating press.)
4- افت فشار مجاز طراحی (Allowable pressure drop)
5- جرم گرفتگی و مقاومت آن (Fouling resistance)
6- خواص فیزیکی (Physical property)
7- میزان گرما (Heat duty)
8- نوع مبدل (Type of HX.)
9- نوع لوله و خط لوله و سایر آنها (Line size)
10- قطر و ضخامت لوله ها (Thick $ diam.)
11- حداکثر قطر پوسته (Max. shell diam.)
12- نوع جنس به کار رفته در مبدل (Material)
13- فرضیات دقیق و معین در طراحی هیدرولیکی- حرارتی (Assumptions)
قبل از هر چیز باید نوع مبدل پوسته لوله تعیین گردد که طبق جول زیر می توان به این هدف رسید.
خصوصیات میان درون پوسته خصوصیت سیال در داخل لوله
دبی سیال کم (small flow rate)
سیال ویسکوز (viscos flow)
سیال با ضریب انتقال حرارت پایین
(Low heat Transfer coefficient) سیال رسوب زا (به غیر از U- Type)
سیال خورنده (corrosive)
سیال دارای فشار زیاد (High Pressure)
سیال دارای دمای زیاد (High Temp. )

پس از آنکه نوع سیال درون لوله و پوسته مشخص گردید به دنبال محاسبات کلی در یک مبدل پوسته لوله ای خواهیم بود.

انواع محاسبات کاربردی در مبدل های حرارتی (Methodology of calculation):
الف- عملکرد (Rating):
به معلوم بودن ازلاعات و خواص شرایط اولیه (ورودی) و همچنین مشخص بودن سطح انتقال حرارت خصوصیات خروجی مبدل از قبیل دما، فشار و عملکرد (Duty) مبدل مطرح می گردد.
T2 = ? , P2 = ? , Q = ? معلوم = A و ورودیها (معلوم)
ب- طراحی (Design or Sizing):
در این نوع محاسبه هدف تعیین سطح انتقال حرارت است یعنی شرایط دمایی و فشاری ورودیها و خروجی ها معین است و A=? مجهول می باشد.
خروجیها معلوم A=? و ورودیها (معلوم)
ج- شبیه سازی (Simulation):
در این نوع محاسبه مبدل طراحی و ساخته شده است و در دسترس است ولی شرایط کاری مبدل تغییر کرده و یا میزان فاکتور جرم گرفتگی (RD) در آن دخالت دارد و باعث کاهش ضریب انتقال حرارت است.
T2=? , P2=? , Q=? معلوم = A , RD و ورودیها (معلوم)
حالت الف و ج را گاهی performance نامند.
یکی دیگر از اطلاعات طراحی، رژیم جریان در داخل لوله و پوسته است که نقش تعیین کننده ای روی ضریب انتقال حرارت می گذارد.
رژیم های جریان در لوله ها:
Re < 2100 Laminar (آرام)
2100  Re  10000  Transient (مبانی)
Re 10000 Turbulemt (آشفته)
Re = ULc/ Lc= طول مشخصه
ضرایب تصحیح و یسکوزیته () و خواص فیزیکی (1)
اگر دمای توده یا بالک را با Tb و دمای سطح را Ts در نظر بگیریم آنگاه داریم:
الف- برای مایعات:
فاکتور تصحیح ویسکوزیته
فاکتور تصحیح خواص فیزیکی
ب- برای گازها عکس حالت فوق می باشد.
بطور کلی پیدا کردن شرایط و مجهولات بخش خروجی یک مبدل به دو روش LMTD و NTU صورت می گیرد. این دو روش هر دو مزایای خاص به خود دارند ولی مهمترین مزیت روش NTU نسبت به LMTD جلوگیری از حدس و خطا در روش NTU است. حال به توضیح این دو روش به طور اجمال می پردازیم.

اختلاف دمای اصلی (Mean Tempreture Difference):
قبل از هر چیز باید دقت کرد که نوع و نحوه حرکت سیال گرم و سرد تاثیر مستقیمی روی ضریب انتقال حرارت و افت فشار سیال دارد معمولا دو نوع جریان عمده در مبدل ها مد نظر است.
1- جریانهای موازی و غیر همسو (Counter- current)
2- جریان موازی و همسو (Co- current)
همواره باید به خاطر داشت که سیال گرم گرما از دست میدهد و سیال سرد گرما می گیرد طبق قرار داد سیال گرم را با T و سیال سرد را با t نمایش میدهیم در یک مبدل همواره دو شاخه Hot Stream و Cold Dtream داریم که با توجه بع نحوه آرایش جریانها شرایط خاصی بر سیستم حاکم میگردد.
Input Output
T2 T1 در Co-current
t2 t1
همواره در یک مبدل T1>tt می باشد در حالت Counter- current با توجه به نحوه سیال خروجی سه موقعیت اتفاق می افتد

در حالت جریان Co- current فقط دارای Temp approach هستیم.

فرضیات مهم در طراحی اولیه یک مبدل:
1- خواص فیزیکی در طول مدت ثابت است. (U= constant)
2- اتلاف حرارتی به محیط ناچیز است.
3- در هر سطح مقطعی خواص ثابت هستند.
4- در مبدل، اختلاف دمای ایجاد شده در هر بار جریان متقاطع نسبت به اختلاف دمای کل سیال کوچک است. لذا علی رغم وجود جریان متقاطع در یک مبدل، مبدل را می توان در حکم جریان موافق، مخالف در نظر گرفت.

روش (LMTD METHOD) LMTD:
در روش LMTD دما را بر اساس تغییرات لگاریتمی در نظر می گیریم بدین صورت که برای تصحیح گذرهای لوله از فاکتور تصحیح F استفاده می کنیم یعنی:
در نتیجه در حالت کلی داریم: Q=U.A.F.LMTD
میزان LMTD با توجه به نوع آرایش جریان در نظر درگرفته می شود، یعنی:

برای تعیین میزان F (فاکتور تصحیح) روابط و گرافهایی وجود دارد. که در این گرافها بر مبنای P و R عبارتند از:

لازم به توضیح است که میزان F برای یک جریان خالص مخالف (Pure counter current) برابر یک است. با توجه به نوع نمودار +2/1 معین می گردد که این نمودار برای یک پوسته و ضرایب دو از لوله ها می باشد یعنی گذرهای لوله زوج توسط این نمودار میزان F آنها تشخیص داده میشود.
نکته مهم در این نمودار خط آستانه P(R+1) است که مبین Temp.meet است.

برای مبدل های سری و پشت سر هم مقادیر F را با توجه به فرمول ها می توان بدست آورد که این فرمول ها در مراجع اصلی وجود دارد.
نکته و قابل توجه در این است که شیب همه منحنیها و همه خطوط R در F های کوچکتر از 75/0 زیاد میباشد این بدان معنی است که کارآیی مبدل نسبت به دماهای داده شده حساس میباشد لذا باید از این محدوده دمایی اجتناب کرد.
محاسبه (OHTIC=U)
طبق رابطه زیر می توان U را تعیین کرد.

فاکتور رسوب گرفتگی در خارج لوله Rf/o و فاکتور رسوب گرفتگی در داخل لوله Rf/i
با مشخص شدن میزان LMTD، A، F و U میزان Q یا Duty سیستم تعیین می گردد. یعنی:
Q=U.A.F.LMTD
مقادیر U در جداول موجود هستند تعدادی از موارد مهم در زیر آورده شده است.

U(W/m2.c) سیال سرد سیال گرم
1500- 800
300- 100
400- 100
300-50
50-10
4000- 1500 آب
حلال آلی
روغن سبک
روغن سنگین
گاز
آب آب
حلال آلی
روغن سبک
روغن سنگین
گاز
بخار

متد کلی مسئله طراحی (Design Problem):
در مسئله طراحی معمولا خواص فیزیکی سیال و دماهای ورودی و خروجی سیال معین هستند و کلی در مورد A سطح انتقال حرارت است که به عنوان محصول اصلی مطرح است. معمولا داده های M و m و T1 و T2 معلومند. اگوریتم حل به صورت زیر است.
1- با معلوم بودن T1, T2, t1, t2 میزان R= T1-T2/ t2-t1 , P t2-t1/T2-t1 را محاسبه می کنیم.
2- با محاسبه R,P با توجه به شکل (3-1) میزان F را در منطقه پایدار منحنی می خوانیم.
3- با معلوم بودن دماهای ورودی و خروجی میزان LMTID را برای نوع جریان معین بدست می آوریم.
4- با توجه به نوع سیال موجود در پوسته و لوله میزان U را از جداول استخراج می کنیم.
5- با توجه به میزان Q از رابطه Q=U.A.F.LMTD میزان A را بدست می آوریم.
متد کلی حل مسئله عملکرد مبدل (Rating Problem):
در بررسی عملکرد یک مبدل طراحی و ساخته شده از قبل که در واحد عملیاتی در حال کار است، نحو عملکرد در دو حالت زیر مد نظر است:
1- مبدل درست کار نمی کند 2- شرایط عملیاتی و کاری مبدل عوض شده است.
در این متد شرایط ورودی و خواص فیزیکی سیالات معین است علاوه بر موارد ذکر شده سطح انتقال حرارت (A) نیز معلوم است. و هدف محاسبه T2 و t2 است که به دو روش 1- حد و خطا 2- NTU محاسبه میگردد.

روش الف- روش حدس و خطا در محاسبات عملکرد یک مبدل.
1- T2 را حدس می زنیم.
2- از رابطه Q=Mcp (T1-T2) میزان Q را محاسبه می کنیم.
3- از رابطه Q=mcp(t2-t1) میزان t2 را محاسبه می کنیم.
4- با معلوم بودن T1 و T2 و t1 و t2 مقدار R= T1-T2/ t2-t1 , P t2-t1/T2-t1 را محاسبه می کنیم و از نمودار +2/1 میزان F را محاسبه می کنیم. همچنین میزان LMTD را با مشخص بودن نوع جرین مبدل نیز می توان بدست آورد.
5- از رابطه Qn=U.An.F.LMTD و با حدس میزان U و معلوم بودن A میزان Qn را محاسبه می کنیم.
6- اگر Q=Qn باشد T2 حدس زده شده درست می باشد در غیر اینصورت (Q≠Qn) باید T2 دیگری حدس زده شود.
البته در این روش می توان Q=Qn فرض کرد و به جای محاسبه Q، میزان An را محاسبه کرد در این اینصورت از مقایسه A و An می توان درستی یا نادرستی حدس T2 را نیز متوجه شد. که این روش نیز همان نتیجه حالت اول را به ما می دهد.
روش ب- روش NTU برای عملکرد یک مبدل:
الگوریتم این روش با توجه به نمودارها و فرمول های خاص به خود است.
1- میزان cc=cp.m , cn=cph.M را محاسبه می کنیم اگر ch<cc باشد آنگاه ch=cmin است در غیر اینصورت cc<ch آنگاه cc=cmin
2- با توجه به معلوم بودن A و U در عملکرد یک مبدل NTU را از فرمول NTU=UA/Cmin محاسبه می کنیم.
3- با معلوم بودن Cmin و Cmax میزان R= Cmin/Cmax میزان E را نیز محاسبه کرد.
4- از روی گرف های موجود در هندبوکهای مبدل ها می توان با معلوم بودن NTU و R میزان ε را نیز محاسبه کرد.
5- آنگاه میزان qmax را از فرمول محاسبه می کنیم.
6- با معلوم بودن میزان را محاسبه می کنیم.
7- با معلوم بودن آنگاه T2 و t2 را محاسبه می کنیم.

روش NTU در طراحی یک مبدل:
همانطور که می دانیم در طراحی مبدل پوسته لوله ای به دنبال محاسبه A سطح انتقال حرارت هستیم.
1- با معلوم بودن دماهای ورودی و خروجی میزان P و R را محاسبه می کنیم.
2- با توجه به نمودار شکل (2-3) صفحه بعد میزان NTUc را محاسبه می کنیم.
3- میزان را از گراف بدست آورده و با حدس میزان U از روی مراجع و محاسبه Cmin به صورت روش قبل یعنی می پردازیم. اگر cc<ch باشد آنگاه cmin=cc در غیر اینصورت cmin= ch
4- با معلوم بودن تمام پارامترهای فوق میزان A یعنی سطح انتقال حرارت محاسبه
می گردد.
لازم به توضیح است که
در مراجع روابط مختلفی بین NTU و ε با توجه به نوع مبدل و نوع جریان وجود دارد که می توان ارتباط این دو را به خوبی ملاحظه کرد. مثلا برای مبدل پوسته- لوله ای با جریان مخالف داریم:

فصل چهارم “Section”
بعضی از روابط مهم در تعیین ضریب انتقال حرارت و افت فشار
روابط تجربی ضریب انتقال حرارت در داخل لوله ها (Tnside cylindrical Tube)

محاسبه افت فشار در داخل لوله (Ptrssure losse in tube):

معادلات و روابط مربوط به نازل ها و درپوشها (Headers and nozzles):
نازل های ورودی و خروجی سمت لوله (channal inlet and outet nozzle)‌:
: افت فشار نازل سمت لوله

سرعت و دبی جرمی بر مبنای داخل نازل است.
: افت فشار سمت هدها

سرعت و دبی جرمی بر مبنای داخل لوله است. Np تعداد گازهای لوله است.
افت فشار نازل سمت پوسته (Shellside nozzle):

مقادیر Kns در این فرمول عبارتند از:
همراه با صفحه برخورد *with impingment plate:
بدون صفحه برخوردwith out impingment plate
سطح فرر سیال برای نازل سمت پوسته سطح داخلی نازل
بررسی فاکتور J در میزان انتقال حرارت و وابستگی آن به ضریب انتقال حرارت
یکی دیگر از راههای تعیین ضریب انتقال حرارت و در نتیجه افت فشار در یک مبدل استفاده از factor j- میباشد بدین صورت که فاکتور j ارتباط بین مشخصه حرارتی و هیدرولیکی را در مبدل نشان میدهد. این فاکتور مهم علاوه بر دقت و سرعت خوب، مبین ارتباط حرارتی و هیدرولیکی یک مبدل (خصوصامبدل های با دسته لوله ایده آل) میباشد. به دو صورت و به کمک دو گروه بدون بعد اقدام به تعیین factor j- می کنیم. کاربرد این روش در تعیین ضریب مربوط به دسته لوله ایده آل کاربرد فراوانی دارد.
الف- تعیین J بر مبنای عدد ناسلت:

فاکتور انتقال حرارت ناسلنی
Re= jh= St= h= : مراحل کار
توجه: رابطه دو فاکتور فوق به صورت زیر است:
میدانیم

لوله های مدور/ جریان متلاطم از طرف دیگر
فصل پنجم “Section 5”
روشهای طراحی و محاسباتی مبدل ها
در این مبحث هدف بررسی روشهای مختلف طراحی مبدها می باشد. ابتدا به بررسی و مقایسه 2 روش قدیمی تر طراحی در مبدل ها یعنی روشهای Kem و Bell می پردازیم و با مثالهایی آنها از مقایسه خواهیم کرد و سپس به بررسی روش جدید طراحی مبدل ها می پردازیم.
هدف از طراحی یک مبدل به طور کلی تعیین موارد زیر است.
1- تعیین ضرایب انتقال حرارت (ضریب انتقال حرارت داخل لوله، ضریب انتقال حرارت سمت پوسته) است.
2- تعیین افت فشار داخل لوله ها و افت فشار سمت پوسته است.
3- بررسی ارتعاش لوله ها
4- حتی الامکان مبدل کوچکتر و ارزان تر تمام شود.
توجه: در تعیین افت فشار حرارت و افت فشار ست پوسته مشکل است زیرا به پارامترهای طراحی نظیر قطر خارجی، آراش لوله ها، نوع بقل ها و فاصله آنها و … بستگی دارد.
برای محاسبه افت فشار و ضرایب انتقال حرارت سمت پوسته دو روش زیر معمولا به کار رفته است.
1- روش Kern (در کتاب Kern به کار رفته است. )
2- روش Bell (در کتاب Saunders به کار رفته است.)
در روش Kern بیشتر پارامترهای طراحی را به صورت یک رابطه ثابت در می آورند، پس میزان زیادی خطا وجود دارد.
در روش Bell داده های مختلف طراحی نشده اند و هرگاه جداگانه موجودند. در روش Bell تاثیر پارامترهای طراحی به صورت جداول و اعداد تجربی بیان شده اند در نتیجه روش Bell بسیار دقیق تر می باشد.
در اینجا این دو روش را شرح خواهیم داد.
روش Kern
همانطور که اشاره شد در روش Kern اکثر پارامترهای طراحی را به صورت یک رابطه ثابت در می آورند و در نتیجه میزان زیادی خطا ایجاد می شود، اما به دلیل سادگی این روش همواره توجه بوده است.
1- محاسبات افت فشار سمت پوسته در روش Kern

ضریب اصطکاک f:

قطر پوسته Ds: و قطر هیدرولیکی De:
قطر خارجی لوله do گام Pt: تعداد بافل ها Nb:
برای محاسبه قطر هیدرولیکی دو حالت را در نظر می گیریم.
1- برای زاویه گام های ˚45 و ˚90
2- برای زاویه گام های ˚30 و ˚60 داریم.
فاصله بین دو بافل Ls: شار جرمی Gs:
دبی جرمی ms:

Hs: ضریب انتقال حرارت سمت پوسته
روش Bell
یکی از روشهای دقیق در تعیین ضریب انتقال حرارت و افت فشار سمت پوسته روش Bell می باشد. در این مبحث به توصیف پارامترهای روش Bell می پردازیم.
در روش بل پارامترهای طراحی به صورت جداولی تعیین می شوند و به همین دلیل امکان خطا در محاسبات به حداقل می رسد.
ضریب انتقال حرارت سمت پوسته: hs
Hs=(FFFP)(FM FC) (FE FA)nl
افت فشار به خاطر جریان متقاطع: Pe

افت فشار به خاطر پنجره بفل ها: Pw

از هرکدام از عوامل مختلفی که روی افت فشار و ضریب انتقال حرارت سمت پوسته به صورت فاکتورهای مجزایی در روابط زیر آمده است.
hs: ضریب انتقال حرارت سمت پوسته
افت فشار سمت پوسته: افت فشار سمت پوسته خود شامل دو بخش است.
1- ΔPc: افت فشار سیال سمت پوسته به خاطر وجود یک جریان متقاطع بین دو بافل
2- ΔPw: افت فشار سیال سمت پوسته به خاطر عبور از پنجره بافل
در سه رابطه ذکر شده فاکتورهایی مانند Ff با Fp در هر سه رابطعه وجود دارد و درست است که شکل ظاهری فاکتورها یکسان است ولی مقادیر عددی فاکتورها با یکدیگر متفاوت است. و از جداول متفاوتی حاصل می شوند.
معرفی فاکتورها در روش Bell
FF: معرف اثر دبی سیال سمت پوسته بر hs، ΔPc و ΔPw است.
FP : معرف اثر خواص فیزیکی سیال سمت پوسته ب hs، ΔPc و ΔPw است.
FM : از طراحی مکانیکی (نوع مبدل، اندازه مبدل، آرایش لوله ها، آرایش بافل ها و …) بر روی hs، ΔPc و ΔPw است.
توجه: فاکتورها FM فقط برای حالتی است که میزان BSR یعنی نسبت فاصله بین یفلها برابر 2/0 باشد.
FC: تصحیح اثر BSR روی FM است در حالت هایی که خاص نیستند یعنی برای که در کتاب ساندرز جدولی برای FC موجود است که فاکتورهای XC و M را معرفی می کند و می توانیم برای حالات مختلف آنها را بدست آوریم.
FE: این فاکتورها مربوط به زمانی می باشد که فاصله بافل های انتهایی بیشتر از فاصله بافل های مرکزی باشد.
FA: مربوط به زمانی می باشد که عدد رینولدز کمتر از 100 است.
در این حالت ضریب انتقال حرارت کاهش می یابد.
ضریب تصحیح ویسکوزیته وقتی مبدل ایده آل باشد (بدون نشتی) در این بخش به بررسی نکاتی در مورد محاسبه عدد Re در روش بل می پردازیم.

μb: ویسکوزیته سیال سمت پوسته در دمال بالک
M: دبی جرمی
mc: فلاکس جرمی
Smu: حداقل سطح عبوری سیال به ازاء واحد طول مبدل می باشد. مقدار Smu از جداول مربوط به آن خوانده می شود.
Sm: حداقل سطح عبوری سیال با در نظر گرفتن ردیف دوم لوله ها.
توجه: در محاسبه Re در روش Bell برای سنجش آشقته بودن جریان یا آرام بودن جریان ملاک اصلی جدول مربوط به FF و FP و مقادیر ارائه شده برای Re در آن جدول است. به عنوان مثال برای Reهای بالاتر از 300 معمولا در روش Bell در محاسبه فاکتورها جریان را آشفته فرض می کنیم که ممکن است با ملاکهای قبلی برای Re تفاوت داشته باشد. که در بررسی جداول بیشتر با آن آشنا می شویم.
بررسی متد تینکر بر میزان و بررسی جریان نشتی است. میدانیم مبدلی یک مدل ایده آل است که هیچگونه جریان نشتی نداشته باشد. زیرا وجود جریان نشتی باعث کاهش میزان انتقال حرارت می گردد.
روش تینکر(Tinker):
جریانات نشتی در یک مبدل عبارتند از:
1- جریان نشتی بین لوله و بقل
2- جریان نشتی بین OTL و پوسته
3- جریان نشای بین بقل و پوسته
4- جریان نشتی به علت وجود صفحه جداکننده
هر چه میزان نشت سیال بیشتر باشد میزان ضریب انتقال حرارت کاهش پیدا می کند. به همین دلیل طراحی مبدل ها در متد بل مقادیر موجود در درجه اول با لحاظ کردن میزان نشتی در نظر گرفته شده اند.
در زیر شکل کلی جریانات نشتی ممکن در یک مبدل و همچنین نمای کلی یک پوسته را می بینید.
شکل 5-1- مسیرهای نشتی در داخل یک مبدل پوسته- لوله ای
متدبل براساس داده های اطلاعاتی و جداول آنها مورد بررسی قرار می گیرد در متد بل از فرضیات متد تینکر استفاده شده است. جداول متد بل برای مبدل های مختلف و شرایط مختلف در صفحات بعد آورده شده است.
1- اگر فقط یکی از b.sهای ابتدایی با انتهایی بزرگتر از دیگری بود میزان FE از همین جدول خوانده می شود با این تفاوت که Nb مورد استفاده عبارتند از:
+0.5](تعداد بافل های واقعی) Nb=2
2- این حدول برای جریان آشفته در بخشهای متقاطع مرکزی است اگر رژیم جریان آرام باشد داریم:
+1 در حالت آشفته = FE: برای جریان آرام
2
مبدل ایده آل مراه با دسته لوله ایده آل می باشد. بدین صورت که دسته لوله ایده آل طبق تعریف دارای مقطع مستطیلی است مثل Air Coolers که دارای دسته لوله مستطیل شکل است. رابطه محاسباتی آن عبارتند از:

FF و FP از جداول قبل محاسبه شده و FNL فاکتور محاسباتی دسته لوله ایده آل است.
برای ضریب انتقال حرارت پوسته
برای افت فشار
محاسبات مربوط به پوسته F:
تاکنون تمام محتسبات برای پوسته نوع E بوده است. در طراحی با تغییر نوع پوسته محاسبات کمی تغییر می کند همانطور که می دانیم در اشکال قبل معین است پوسته نوع F دارای بافل های طول است که باعث افزایش تعداد گذرهای پوسته در مبدل میگردد. در مقایسه بین پوسته نوع F,E می توان به نکات زیر دست پیدا کرد.
1- تعداد بافل های پوسته F دو برابر تعداد بافل های پوسته E است
2- سطح تماس سیال با لوله ها در پوسته F نصف تماس در پوسته E در یک سطح مقطع معین است.
3- با توجه به مورد فوق سرعت سیال در پوسته F دو برابر پوسته E است. (VF=2VE)
4- با توجه به روابط ضریب انتقال حرارت در پوسته داریم:
و این یعنی اینکه: P(سرعت جریان متقاطع) در نتیجه که با توجه به می توان نتیجه گرفت که
به همین ترتیب روابطی را برای محاسبه خواهیم داشت که این روابط عبارتند از:
مقادیر r,q,p با توجه به جریان و تجربه حاصل شده اند.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   73 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید