گزارش کار مبدل حرارتی دو لوله ای (آب-آب)
موضوع آزمایش: مبدل حرارتی دو لولهای (آب-آب) (Water to water heat exchanger)
تئوری آزمایش :
فرآیند تبادل گرما بین دو سیال با دماهای متفاوت که توسط دیواره جامدی از هم جدا شده‌اند در بسیاری از کاربردهای مهندسی روی میدهد. به وسیلهای که برای این انتقال به کار میرود، مبدل حرارتی میگویند. به عبارت دیگر مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارتموثر بین دو سیال (گاز یا مایع) به دیگری استفاده می‌گردد.
از رایج‌ترین مبدل‌های حرارتی رادیاتور خودروو رادیاتور شوفاژاست. مبدل‌های حرارتی در صنایع مختلف از جمله تهویه مطبوع، خودرو، نفت و گازو بسیاری صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ما در فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی نیاز به گرم کردن و یا سرد کردن سیالاتی داریم که مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای تبادل گرمای دو سیال بدون اینکه با هم آمیخته شوند، نیاز به سطح انتقال حرارت داریم. امروزه در سراسر دنیا کارخانههای فراوانی یافت میشوند که در زمینه ساخت مبدل‌های حرارتی فعالیت میکنند. آن‌ها بر اساس نیاز مشتری خود و بر اساس استانداردهای تعیین شده به طراحی و ساخت مبدل‌های حرارتی در سایز‌ها و گونههای مختلف مبادرت میورزند. در زیر به طور خلاصه به بررسی دو نوع از مبدل‌های حرارتی میپردازیم:
مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and tube heat exchanger):
مبدل‌های پوسته و لوله از پرکاربرد‌ترین نوع مبدلها در صنایع میباشد. مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and tube heat exchanger) نوعی مبدل حرارتیاست که کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی مانند واحد‌های تقطیرنفت خامدارد. همانطور که از نام آن پیداست این مبدل از یک مخزن استوانه‌ای شکل بزرگ (پوسته) (Tube) در فشار بالا و تعدادی لوله (Shell) در داخل آن تشکیل شده است. مایع در داخل لوله‌ها حرکت می‌کند و بخار داغ بر روی لوله‌ها و درون پوسته جریان دارد. به علت تعداد زیاد این لوله‌ها و سطح تماس بالایی که ایجاد می‌کند، حرارت بخار به مایع داخل لوله منتقل شده و مایع را به جوش می‌آورد.
این نوع مبدلها اگر چه دارای معایب و اشکالاتی هستند اما به دلیل مزایایی که فراهم میکنند همچنان در بسیاری از موارد، انتخاب اول میباشند. لذا با توجه به وسعت کاربرد این مبدلها، محققین تلاشهای فراوانی در جهت توسعه کارایی آن‌ها انجام دادهاند تا بتوانند کارایی این مبدلها را به مبدل‌های فشرده نزدیک سازند. (مبدل‌های فشرده یکی از انواع مهم مبدل‌های حرارتی است که دارای سطح انتقال گرمای بزرگی در حجم واحد است. این مبدلها دارای صفحات یا لولههای پرهدار، با آرایش بسیار فشرده هستند و معمولاً وقتی به کار میروند که حداقل یکی از سیالات گاز و در نتیجه دارای یک ضریب کوچک باشد.)
مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله در مقایسه با مبدل‌های فشرده، بزرگ‌تر، ضعیفتر و ناکارآمد‌تر هستند ولی به دلیل اینکه مبدل‌های فشرده در دماهای بالا کاربرد زیادی ندارند و به دلیل مزایای مبدل‌های پوسته و لوله که در زیر بیان شده است، این مبدلها به مبدل‌های فشرده ترجیح داده میشوند:
نگهداری آسان (باز کرده، بازرسی کردن، تمیز کردن، تعمیر کردن، توسعه دادن)
تعمیر قطعات دستگاه بدون متوقف کردن آزمایش
در دسترس بودن روشهای ساخت
قابلیت ساخت از هر نوع فلز
قابل کاربرد برای رنج وسیعی از دما‌ها و فشار‌ها (فشارهای تا ۳۰۰ بار در پوسته و تا ۱۴۰۰ بار در سمت لوله و دماهای تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد)
گستردگی اطلاعات طراحی مکانیکی و حرارتی و استانداردهای موجود
اطلاعات زیادی که دانش و تجربههای صورت گرفته برای شرایط و حالتهای گوناگون در چندین دهه، وجود دارد.
همانطور که گفتیم مبدل حرارتی پوسته و لوله شامل چندین لوله (Tube) و یک پوسته (Shell) میباشد. سیال با دمای بیشتر از درون لوله‌ها و سیال با دمای کمتر از درون پوسته عبور می‌کند و مقدار گرمایی برابر Q_Hاز طریق دیواره لوله‌ها و در شرایط پایدار (Steady State) به طرف سیال سرد‌تر انتقال مییابد.
مبدل حرارتی دو لولهای آب-آب (Water to water heat exchanger):
مبدل حرارتی دو لولهای شامل یک لوله (Tube) و یک پوسته (Jacket) میباشد. سیال با دمای بیشتر از درون لوله و سیال با دمای کمتر از درون پوسته عبور می‌کند و مقدار گرمایی برابر Q_H از طریق دیواره لوله و در شرایط پایدار (Steady State) به طرف سیال سرد‌تر انتقال مییابد. باید توجه کرد که مقدار حرارت از دست رفته در سیال گرم‌تر برابر مقدار حرارتی است که توسط سیال سرد‌تر اخذ شده است بنابراین برای موازنهی حرارتی در مبدل دو لولهای میتوان بصورت زیر عمل کرد: Q_c=wC_pc (T_ci-T_co)
Q_H=wC_pH (T_Hi-T_Ho)
Q_H≅Q_c≅q
که در آن:
〖=Q〗_H مقدار حرارتی که سیال گرم‌تر از دست میدهد بر حسب (Kcal⁄h)
〖=Q〗_c مقدار حرارتی که سیال سرد‌تر اخذ می‌کند بر حسب (Kcal⁄h)
=Wدبی جرمی جریان بر حسب (Kg⁄h)
〖=C〗_pHگرمای ویژه برای سیال گرم‌تر بر حسب (Kcal⁄ (kg℃))
〖=C〗_pc گرمای ویژه برای سیال سرد‌تر بر حسب (Kcal⁄ (kg℃))
در این مبدلها میتوانیم دو نوع جریان ایجاد کنیم:
۱-جریان همسو: در این جریان آی سرد و گرم در یک راستا حرکت میکنند.
۲-جریان غیر همسو: در این جریان آب سرد و گرم در خلاف جهت هم حرکت میکنند.
تغییر دمای هر دو سیال سرد و گرم در مبدل حرارتی در حالتهایی که دو سیال همجهت و یا غیر هم جهت هستند در شکل زیر نشان داده شده است.
بایستی توجه کرد که مقدار حرارت از دست رفته در سیال گرم‌تر برابر مقدار حرارتی است که توسط سیال سرد‌تر اخذ شده است.
با داشتن Qcو QHمی توانیم ضریب انتقال حرارت کل را بصورت زیر بیابیم: ln〖 (∆T_۲) / (∆T_۱) 〗=-u. A ((T_hi-T_ho) /q+ (T_ci-T_co) /q)
ln〖 (∆T_۲) / (∆T_۱) 〗=- (u. A) /q (T_hi-T_ci) - (T_ho-T_co)
∆T_۱= (T_hi-T_ci)
∆T_۲= (T_ho-T_co)
q=u. A (∆T_۲-∆T_۱) /ln〖 (∆T_۲) / (∆T_۱) 〗
q=u. A∆T_lm
=q مقدار حرارت انتقال یافته بر حسب (Kcal⁄h)
q= (Q_H+Q_c) /۲
=A تمام مساحت مربوط به سطح انتقال حرارت بر حسب (m۲) و برابر ۰. ۱۰۷ میباشد.
=∆T_lm اختلاف دمای متوسط لگاریتمی برحسب ℃
اختلاف دمای متوسط لگاریتمی برای جریان همجهت و غیر همجهت بصورت زیر محاسبه میشود:
۱-اگر جریان همجهت باشد:
∆T_lm= ((T_۱H-T_۱c) - (T_۲H-T_۲c)) /ln〖 (T_۱H-T_۱c) / (T_۲H-T_۲c) 〗
۲-اگر جریان غیر همجهت باشد:
∆T_lm= ((T_۱H-T_۲c) - (T_۲H-T_۱c)) /ln〖 (T_۱H-T_۲c) / (T_۲H-T_۱c) 〗
روش انجام آزمایش
با راهنمایی استاد مربوطه و مهندس مسئول و رعایت تمامی نکات ایمنی شیرهای مخزن آب سرد و آب گرم را باز کرده و اجازه میدهیم تا مخزن آب سرد و گرم از آب پر شود.
سپس برق دستگاه را وصل میکنیم و بعد از تنظیم ترموستات (شکل زیر) مربوط به آبگرمکن، اجازه میدهیم که دمای دلخواه حاصل شود.
دو عدد شیر مخصوص را طوری تغییر میدهیم که مبدل حرارتی با جریان همسو ایجاد شود و با دبیهای مختلف برای آب سرد و گرم آزمایش را انجام میدهیم. برای اندازهگیری دبی جریان آب گرم و سرد از رتامترهای موجود در دستگاه (که در شکل زیر نشان داده شده‌اند) استفاده میکنیم.
در هر نوبت اجازه میدهیم که دماهای ورودی و خروجی مربوط به آب سرد و گرم به حالت یکنواخت برسند و تغییراتی نداشته باشند. آنگاه دماهای مختلف را برای آب سرد و گرم یادداشت میکنیم.
بعد از مرحله فوق این بار با تغییر وضعیت شیرهای مخصوص، مبدل حرارتی با جریان غیر همجهت ایجاد میکنیم و تمامی آزمایشات فوق را در این حالت نیز تکرار میکنیم و پس از ثابت شدن دما‌ها، آن‌ها را یادداشت میکنیم.
روش کار
داده های بدست آمده از آزمایش
نمونهای از محاسبات
برای جریان همسو:
Q_c=wC_pc (T_ci-T_co)
جدول از استفاده با→C_pc=۴. ۲۰۷kj/ (kg℃) ×۰. ۲۳۸۸۵kcal/۱kj→C_pc=۱. ۰۰۴۸kcal/ (kg℃)
۵۰mm ارتفاع برای نمودار از استفاده با→w=۲۱۵kg/h
Q_c=۲۱۵×۱. ۰۰۴۸× (۴۰-۳۵) →Q_c=۱۰۸۰. ۱۶Kcal⁄h
Q_H=wC_pH (T_Hi-T_Ho)
جدول از استفاده با→C_pH=۴. ۱۷۹kj/ (kg℃) ×۰. ۲۳۸۸۵kcal/۱kj→C_pc=۰. ۹۹۸kcal/ (kg℃)
۳۰mm ارتفاع برای نمودار از استفاده با→w=۵۷kg/h
Q_H=۵۷×۰. ۹۹۸× (۶۰-۵۰) →Q_H=۵۶۸. ۸۶ Kcal⁄h
q=u. A∆T_lm
∆T_lm= ((T_۱H-T_۱c) - (T_۲H-T_۲c)) /ln〖 (T_۱H-T_۱c) / (T_۲H-T_۲c) 〗 = ((۶۰-۴۰) - (۵۰-۳۵)) /ln〖 (۶۰-۴۰) / (۵۰-۳۵) 〗 =۱۷. ۳۸℃
q= (Q_H+Q_c) /۲= (۵۶۸. ۸۶+۱۰۸۰. ۱۶) /۲=۸۲۴. ۵۱Kcal⁄h
q=u. A∆T_lm→u=q/ (A∆T_lm) =۸۲۴. ۵۱/ (۰. ۱۰۷×۱۷. ۳۸) →u=۴۴۳. ۳۶
برای دیگر دبیها و نیز برای جریان غیر همسو بصورت مشابه عمل میکنیم. نتایج در جدول زیر نشان داده شده‌اند:
برای جریان همسو:
u yc yh T۲c T۱c T۲h T۱h
۴۴۳. ۳۶ ۵۰ ۳۰ ۳۵ ۴۰ ۵۰ ۶۰
۵۸۴. ۹۵ ۳۰ ۵۰ ۳۱ ۳۵ ۴۲ ۶۰
۶۷۳. ۵۵ ۵۰ ۵۰ ۳۲ ۴۰ ۶۰ ۶۰
۸۴۶. ۸۱ ۶۰ ۶۰ ۲۷ ۳۱ ۳۸ ۶۰
۷۷۸. ۷۵ ۶۰ ۴۰ ۳۳. ۷ ۴۰. ۵ ۴۷ ۶۰
برای جریان غیر همسو:
u yc yh T۲c T۱c T۲h T۱h
۴۴۳. ۳۶ ۵۰ ۳۰ ۴۰ ۳۵ ۵۰ ۶۰
۳۳۹. ۱۵ ۳۰ ۵۰ ۳۵ ۳۱ ۴۲ ۶۰
۶۷۳. ۵۵ ۵۰ ۵۰ ۴۰ ۳۲ ۴۰ ۶۰
۸۴۶. ۸۱ ۴۰ ۶۰ ۳۱ ۲۷ ۳۸ ۶۰
۷۷۸. ۷۵ ۶۰ ۴۰ ۴۰. ۵ ۳۳. ۷ ۴۷ ۶۰
این متن ناقص است برای مشاهده متن کامل آن را دانلود نمایید.
در صورت خراب بودن لینک دانلود " در قسمت نظر دهید " به ما اطلاع دهید تا مشکل را رفع کنیم
حجم فایل : ۸۴۵ کیلو بایت | فرمت فایل : Docx | زبان : فارسی
دانلود مستقیم | پسورد فایل : kimiagari.ir
گزارش کار مبدل حرارتی آزمایشگاه انتقال حرارت - جمعه پنجم آبان 1391
آموزش صحیح گزارش کار نویسی + دانلود رایگان - پنجشنبه چهارم آبان 1391
ریزسنج ورنیه دار و کولیس ورنیه دار - چهارشنبه سوم آبان 1391
آموزش كار و اندازه گيري با كوليس - چهارشنبه سوم آبان 1391
سال 2021 دیگر کسی پیر نمی شود ... - چهارشنبه سوم آبان 1391
دماسنج ـ تاریخچه و کالیبره - سه شنبه دوم آبان 1391
گزارش کار بررسی قوانین سقوط آزاد و اندازه گیری شتاب گرانشی - سه شنبه دوم آبان 1391
بررسی قوانین سقوط ازاد و اندازه گیری شتاب گرانشی - سه شنبه دوم آبان 1391
مطالب مشابه :
مقاله کامل مبدل های حرارتی
مبدل حرارتی به کار رفته در این آزمایش از نوع توانید از منابع آخر این گزارش کار بدست
گزارش کار مبدل حرارتی دو لوله ای (آب-آب)
رشته صنایع شیمیایی - گزارش کار مبدل حرارتی دو لوله ای (آب-آب) - رشته صنایع شیمیایی رشته
گزارش کار مبدل حرارتی آزمایشگاه انتقال حرارت
سلام دوستان ، به درخواست آقای مرتضی فرهادی گزارش کار قابل ارائه مبدل های حرارتی رو با فرمت
گزارش کار انتقال حرارت
گزارش کار آزمایشگاه مبدل حرارتی از طریق یک سطح واسط موجب انتقال انرژی میان دو سیال می شود .
مقاله کامل مبدل های حرارتی
مبدل حرارتی به کار رفته در این آزمایش از نوع دو لوله ایست گزارش کار اندازه گيري دبي به
نام تجهیز : مبدل حرارتی (Heat Exchanger)
گزارش کار-روش بعد از حداكثر كردن میزان بازیافت حرارت در شبكه مبدل حرارتی بار های
گزارش کار انتقال حرارت
گزارش کار آزمایش های درس انتقال حرارت را می توانید از لینک زیر دانلود مبدل حرارتی:
دانلود جزوه طراحی مبدل های حرارتی
گزارش کار آزمایشگاه دینامیک و دانلود جزوه طراحی مبدل های حرارتی . تاريخ : یکشنبه ششم آذر
گزارش کارهایی از کارگاه انتقال حرارت
مبدل حرارتی های حرارتی هستند که توضیحات بیشتر را می توانید از منابع آخر این گزارش کار
برچسب :
گزارش کار مبدل حرارتی