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 می باشند. 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 می شود 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.
پیشگفتار
دسته بندی مبدل های حرارتی
بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم
بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم
بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها
اصول طراحی مبدل های حرارتی
- تعیین مشخصات فرآیند و طراحی
- طراحی حرارتی و هیدرولیکی
- طراحی مکانیکی
- ملاحظات مربوط به تولید و تخمین هزینه ها
- فاکتورهای لازم برای سبک و سنگین کردن
- طراحی بهینه
- سایر ملاحظات
نرم افزار HTFS (شبیه سازی و طراحی مبدل های حرارتی)
TASC، طراحی حرارتی، بررسی عملکرد و شبیه سازی مبدلهای پوسته و لوله
FIHR، شبیه سازی کوره ها با سوخت گاز و مایع
MUSE، شبیه سازی مبدلهای صفحه ای پره دار
TICP، محاسبه عایقکاری حرارتی
PIPE، طراحی، پیش بینی و بررسی عملکرد خطوط لوله
ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک
FRAN، بررسی و شبیه سازی مبدلهای نیروگاهی
TASC، طراحی حرارتی، بررسی و شبیه سازی مبدلهای حرارتی پوسته و لوله
توانایی ها
کاربرد در فرآیند
مشخصات فنی و توانایی ها
خواص فیزیکی
بررسی ارتعاش ناشی از جریان
خروجی
ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک
طراحی
کاربرد در فرآیند
مشخصات فنی و توانایی
نتایج خروجی
PIPESYS، شبیه سازی خطوط لوله
امکانات و توانایی ها
نمونه هایی از کاربرد PIPESYS در عمل
نرم افزار Aspen B-jac
آشنایی با نرم افزار Aspen Hetran
نحوه کار نرم افزار Hetranدر حالت طراحی
محیط نرم افزار Aspen Hetran
تعریف مساله Problem Definition
اطلاعات خواص فیزیکی Physical property data
ساختار مبدل Exchanger Geometry
داده های طراحی Design Data
تنظیمات برنامه Program Options
نتایج Results
خلاصه وضعیت طراحی
خلاصه وضعیت حرارتی
خلاصه وضعیت مکانیکی
جزئیات محاسبه Calculation Details
آشنایی با نرم افزار Aerotran
روش های طراحی نرم افزار Aerotran
آشنایی با نرم افزار Teams
برنامه Props
برنامه Qchex
برنامه Ensea
برنامه Metals
برنامه Primetal
برنامه Newcost