دانلود سمینار آماده بررسی جریان معکوس مارپیچ در مبدل های حرارتی

دانلود سمینار آماده بررسی جریان معکوس مارپیچ در مبدل های حرارتی

 انتقال انرژی حرارتی از یک سیال به سیالی دیگر در صنعت توسط دستگاهی به نام مبدل حرارتی صورت میگیرد. 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 برقرار شود. معمولاً مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایینتر و یا هر دو، مورداستفاده قرار میگیرند[۳].

کاربرد مبدل های حرارتی بسیار وسیع میباشد و در صنایع مختلف ازجمله نیروگاه های تولید برق، پالایشگاه ها، صنایع غذایی، داروسازی، صنایع پتروشیمی، شیمیایی، الکترونیک، مهندسی محیط زیست،کاربرد های فضایی، سردخانه ها و سیستم های گرمایش و سرمایش ساختمان ها و به طور کلی هرجا که مساله تبادل انرژی مطرح باشد مورداستفاده قرار میگیرد. بهبود درمکانیزم های انتقال حرارت همواره یکی از مهم ترین چالش ها در تجهیزات صنعتی و مهندسی بوده است. پژوهشگران همواره بدنبال راهی برای دستیابی به بازده بیشتر، به منظور بهبود مکانیزم انتقال حرارت در مبدلهای حرارتی میباشند.

یکی از کارآمدترین روشهای بهبود انتقال حرارت غیرفعال، استفاده از نوار پیچشی در داخل کانال میباشد که نیاز به انرژی خارجی نداشته و با ایجاد جریان چرخشی سیال، انتقال حرارت را بهبود میبخشد. از طرفی اختلاط جریان برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، از جمله صنایع شیمیایی ، صنایع دارویی ، صنایع کاغذ ، فرآوری مواد غذایی ، تصفیه فاضلاب و برنامه های انتقال حرارت و جرم بسیار مهم است[۴]. در لوله های منحنی ، جریان های ثانویه به دلیل نیروهای گریز از مرکز نامتعادل اعمال شده بر جریان ایجاد می شوند. بنابراین ، آنها معمولاً به عنوان میکسرهای استاتیک و مبدلهای حرارتی در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. رژیم جریانی که در مقایسه با رژیم آشفته دارای افت فشار کم است. همچنین در مقایسه با استفاده از همزن یا میکسرهای استاتیک، حداقل نیاز به نگهداری دارند (فاقد قطعات متحرک یا مانع است).

مطالعات بسیاری در زمینه استفاده از نوار پیچشی برای بهبود انتقال حرارت در مبدلهای حرارتی انجام شده است. در سال های اخیر در جهت بهبود انتقال حرارت و بهبود اختلاط در جریان روش های متعددی پیشنهاد شده است که یکی از این پیشنهادات که دارای عملکرد ملطوبی می باشد استفاده از لوله های مارپیچ Coiled flow reverser و Coiled flow inverter  می باشد. استفاده از این روش منجر به بهبود اختلاط و همچنین افزایش انتقال حرارت در لوله های مارپیچ می شود. مدل های مختلفی از CFR و CFI پیشنهاد شده است که هر کدام از این روش ها دارای مزایا و معایبی می باشند که شناسایی و تجزه و تحلیل هر یک از این فرایندها کمک می کند که بتوانیم فرایند اختلاط و انتقال حرارت را در دستگاه های صنعتی بهبود دهیم[۵].

از این رو بررسی و تعیین روش های مختلف در جهت بهینه کردن و بهبود انتقال حرارت در مبدل های حرارتی با استفاده از روش CFR و CFI از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. لذا در این تحقیق سعی در بررسی روش های بهبود انتقال حرارت و اختلاط جریان در CFR و CFI را داریم.

فهرست مطالب جریان معکوس مارپیچ در مبدل

فصل ۱: کلیات تحقیق ۱
۱-۱- مقدمه ۲
۱-۲- بیان مسئله و اهمیت تحقیق ۲
۱-۳- اهداف تحقیق ۴

فصل ۲: جریان معکوس مارپیچ ۵

۲-۱- مقدمه ۶

۲-۲- مروری بر تحقیقات گذشته ۶
۲-۳- تأثیر متغیرهای مختلف جریان و پارامترهای هندسی در جریان معکوس مارپیچ ۹
۲-۴- پیکربندی های مختلف در جریان معکوس مارپیچ ۱۰
۲-۴-۲- مزایا و معایب CFI و CFR 19
۲-۵- مطالعه عددی اختلاط جریان و انتقال گرما در لوله های مارپیچ ۲۰
۲-۵-۱- تنظیمات هندسی لوله های مارپیچ ۲۱
۲-۵-۲- تاثیر لوله مارپیچ در انتقال حرارت ۲۸ جریان معکوس
۲-۶- انتقال حرارت در جریان معکوس مارپیچ ۳۰
۲-۷- بهبود اختلاط در لوله های مارپیچ به صورت تجربی ۳۴
۲-۷-۲- نحوه ی آزمایش تجربی ۳۸
۲-۷-۳- تجزیه و تحلیل نتایج تجربی ۴۰
۲-۸- ارائه ی مدل پیشنهادی ۴۵
منابع و مآخذ ۴۷
پیوست‌ها ۴۷

برخی از مراجع

1. al modeling of polystyrene synthesis in coiled flow inverter.” Microfluidics and nanofluidics ۱۰٫۲ (۲۰۱۱): ۴۱۵-۴۲۳٫
2. Kockmann N (2024) Design and operation of a tubular reactor with narrow residence time distribution. Chem-Ing-Tech 92:685–۶۹۱٫
3. Kurt SK, Gelhausen MG, Kockmann N (2021) Axial dispersion and heat transfer in a milli/microstructured coiled flow inverter for narrow residence time distribution at laminar flow. Chem Eng Technol 38:1122–۱۱۳۰٫
5. Kushwaha N, Kumawat TC, Nigam KDP, Kumar V (2023) Heat transfer and fluid flow characteristics for Newtonian and non-Newtonian fluids in a tube-in-tube helical coil heat exchanger. Ind Eng Chem Res 59:3972–۳۹۸۴

6. Kurt, Safa Kutup, Marius Gerrit Gelhausen, and Norbert Kockmann. “Axial dispersion and heat transfer in a milli/microstructured coiled flow inverter for narrow residence time distribution at laminar flow.” Chemical Engineering & Technology ۳۸٫۷ (۲۰۱۵): ۱۱۲۲-۱۱۳۰٫

8. Mansour M, Khot P, Thévenin D, Nigam KDP, Zähringer K (2020) Optimal Reynolds number for liquid-liquid mixing in helical pipes. Chem Eng Sci 214:114522
9. Kováts, P., et al. “Mixing characterization in different helically coiled configurations by laser-induced fluorescence.” Experiments in Fluids ۶۱٫۹ (۲۰۲۰): ۱-۱۷٫
10. Gürsel, Iris Vural, et al. “Utilization of milli-scale coiled flow inverter in combination with phase separator for continuous flow liquid–liquid extraction processes.” Chemical Engineering Journal ۲۸۳ (۲۰۱۶): ۸۵۵-۸۶۸٫
11. Mansour M, Khot P, Kováts P, Thévenin D, Zähringer K, Janiga G (2020) Impact of computational domain discretization and gradient limiters on CFD results concerning liquid mixing in a helical pipe. Chem Eng J 383:123121

13. Mansour M, Thévenin D, Nigam KDP, Zähringer K (2019) Generally-valid optimal Reynolds and Dean numbers for efficient liquid-liquid mixing in helical pipes. Chem Eng Sci 201:382–۳۸۵

14. Mansour M, Janiga G, Nigam KDP, Thévenin D, Zähringer K (2018) Numerical study of heat transfer and thermal homogenization in a helical reactor. Chem Eng Sci 177:369
17. López-Guajardo E, Ortiz-Nadal E, Montesinos-Castellanos A, Nigam KDP (2017) Coiled flow inverter as a novel alternative for the intensification of a liquid-liquid reaction. Chem Eng Sci 169:179–۱۸۵