دانلود تحقیق آماده: شبیه سازی مبدل های حرارتی با کمک نرم افزار HTFS

چکیده

مبدل های حرارتی تقریباً پرکاربرترین عضو در فرآیندهای شیمیایی اند و می توان آن ها را در بیشتر واحدهای صنعتی ملاحظه کرد. آنها وسایلی هستند که امکان انتقال انرژی گرمایی  بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف را فراهم می کنند. این عملیات می تواند بین مایع- مایع ، گاز- گاز و یا گاز- مایع انجام شود. 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 های حرارتی در محدوده وسیعی از کاربردها استفاده می شوند . این کاربردهای شامل  نیروگاه ها ، پالایشگاه ها ، صنایع پتروشیمی، صنایع ساخت و تولید ، صنایع فرآیندی ، صنایع غذایی و دارویی ، صنایع ذوب فلز ، گرمایش ، تهویه مطبوع ، سیستم های تبرید و کاربردهای فضایی میباشند. 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 دارند.

 صنایع بسیاری در طراحی انواع مبدل های حرارتی فعالیت دارند و هم چنین ، دروس متعددی در کالج ها و دانشگاه ها با نام های گوناگون در طراحی مبدل های حرارتی ارائه می گردد. محاسبات مربوط به مبدل ها کاری طولانی و گاهی خسته کننده است. مثلاً طراحی یک مبدل برای یک عملیات به خصوص نیاز به حدس های زیادی دارد که با استفاده از آن ها و طبق استانداردها می توان اندازه های یک مبدل مناسب را پیدا کرد. اما با استفاده از     برنامه های کامپیوتری تمام این محاسبات توسط کامپیوتر انجام میشود و طراح برای طراحی تنها باید شرایط عملیاتی و خواص سیالات حاضر در عملیات را وارد کند. نرم افزارهای  Aspen B-jac و  HTFS از این موارد هستند. این نرم افزارها شامل برنامه هایی می شوند که توانایی انجام چنین محاسباتی را دارند.

در این تحقیق ابتدا توضیحاتی در مورد مبدل های حرارتی و اصول طراحی آنها بیان گردیده و در ادامه به معرفی و آشنایی با چند نرم افزار طراحی مبدلها پرداخته شده است.

فهرست مطالب

چکیده ۱
دسته بندی مبدل های حرارتی ۳
بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم ۳
بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم ۵
بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم ۶
بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها ۷
۱- مبدل های لوله ای ۸
۲- مبدل های حرارتی صفحه ای ۱۱
۳- مبدل های حرارتی با سطوح پره دار ۱۵
اصول طراحی مبدل های حرارتی ۱۹
۱- تعیین مشخصات فرآیند و طراحی ۲۳
۲- طراحی حرارتی و هیدرولیکی ۲۷
۳- طراحی مکانیکی ۳۳
۴- ملاحظات مربوط به تولید و تخمین هزینه ها ۳۶
۵- فاکتورهای لازم برای سبک و سنگین کردن ۳۸
۶- طراحی بهینه ۳۹
۷- سایر ملاحظات ۴۰

نرم افزار HTFS ( شبیه سازی و طراحی مبدل های حرارتی ) ۴۱

TASC، طراحی حرارتی ، بررسی عملکرد و شبیه سازی مبدلهای پوسته و لوله ۴۲
FIHR، شبیه سازی کوره ها با سوخت گاز و مایع ۴۲
MUSE، شبیه سازی مبدلهای صفحه ای پره دار ۴۳
TICP، محاسبه عایقکاری حرارتی ۴۳
PIPE، طراحی، پیش بینی و بررسی عملکرد خطوط لوله ۴۴
ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک ۴۴
کاربرد در فرآیند ۴۷
مشخصات فنی و توانایی ها ۴۸
ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک ۵۲
PIPESYS ، شبیه سازی خطوط لوله ۵۸
نمونه هایی از کاربرد PIPESYS در عمل ۶۰
نحوه کار نرم افزار Hetranدر حالت طراحی ۶۵
بهینه سازی قطر پوسته ۶۸

تعریف مساله  ۷۳

اطلاعات خواص فیزیکی ( Physical property data ) 84
ساختار مبدل ( Exchanger Geometry ) 96
داده های ارزیابی و شبیه سازی ( Rating/Simulation Data ) 103
داده های طراحی ( Design Data) 109
تنظیمات برنامه ( Program Options ) 115
کدهای تغییرات ( Change Codes ) 119
خلاصه وضعیت طراحی ۱۲۱
خلاصه وضعیت حرارتی ۱۲۴
خلاصه وضعیت مکانیکی ۱۲۸
جزئیات محاسبه ( Calculation Details ) 130
منابع و مواخذ ۱۵۲