بررسی عددی و تحلیل اثرات جت مصنوعی با اوریفیسهای منفرد،دو گانه و سه گانه بر انتقال حرارت

این مقاله به بررسی عددی و تحلیل اثرات جت مصنوعی با اوریفیسهای منفرد،دو گانه و سه گانه بر انتقال حرارت می پردازد

پروژه انواع مبـــدل های حرارتـــی

مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارت موثر بین دو سیال (گاز یا مایع) به دیگری استفاده می‌شود. از رایج‌ترین مبدل‌های حرارتی رادیاتور خودرو و رادیاتور شوفاژ است. مبدل‌های حرارتی در صنایع مختلف از جمله تهویه مطبوع، خودرو، نفت و گاز و بسیاری صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. اصول و کاربرد های مبدل های در تبرید و تهویه ، سرفصلهای این پایان نامه میباشند که مورد بررسی قرار گرفته اند. این پروژه به عنوان پایان نامه رشته مکانیک گرایش حرارت و سیالات میباشد . اهمیت این پایان نامه بر کسی پوشیده نیست . ما این پایان نامه را برای شما دانشجویان رشته مندسی مکانیک آماده نموده ایم .

برای اطمینان از کیفیت و سطح علمی پروژه ،نمونه رایگان آن را از لینک زیر دانلود کرده و پس از آشنایی کامل تر اقدام به خرید محصول فرمایید.

در طبیعت و زندگی روزمره به طور معمول نیاز به سرد یا گرم کردن مواد وجود دارد . به عنوان مثال گرم کردن غذا ، جوشاندن آب یا در تابستان برای خنک کردن هوا استفاده می شود . این گرمایش و سرمایش را در اصطلاح علمی انتقال حرارت می گویند . تعریف کلاسیک انتقال حرارت عبارت است از انتقال گرما از جسم گرم به جسم سرد­تر.به عبارتی حرارت از جسم با دمای بالاتر به جسم با دمای پایین­تر می­رسد. انتقال حرارت به سه صورت:هدایت ،جابجایی یا تشعشعی است.انتقال حرارت هدایتی توسط یون­ها یا اتم­ها صورت می گیرد .

انتقال حرارت جابجایی فقط در سیالات صورت می گیرد و هنگامی که وسیله ای عمل جابجایی را تسهیل می­بخشد مانند فن ،پنکه و ... آن را جابجایی اجباری مینامند . انتقال حررات تشعشعی زمانی رخ میدهد که دمای یکی از سطوح خیلی بالا باشد به طور.معمول این مکانیزم در دمای بالای 1000 درجه سلسیوس رخ می­دهد. در یک کارخانه شیمیایی برای انجام واکنشها یا سرد کردن و گرم کردن مواد فرایندی نیاز به استفاده از یک ماده واسطه است که وظیفه آن انتقال حرارت و رساندن شرایط مواد فرایندی به دمای مطلوب است.به همین منظور از مبدل استفاده می­شود.

فهرست مطالب

عنوان شماره صفحه

فصل اول، مقدمه

1-1-مقدمه.......2

2-1- منابع حرارتی.. 5

3-1- کاربرد مبدلهای حرارتی.. 6

فصل دوم ، اجزای مبدل

1-2- پوسته.....8

2-2- TUBE BUNDEL 8

3-2- TUBE 9

4-2- TUBE SHEELT 10

1-4-2- TUBE SHEELT. 10

2-4-2- TUBE SHEELT / TUBE SHEELT LAYOUT. 11

5-2- BAFFLE 12

1-5-2- بفل عرضی.. 12

2-5-2- بفل طولی.. 13

3-5-2- SUPPORT TYPE.. 14

4-5-2- IMPINGEMENT BAFFLE.. 14

5-5-2-Baffle spacing 15

6-2- TIE ROD&SPACER 15

7-2- EXPANSION JOINT 16

8-2- فین و نقش آن در مبدل.. 16

9-2- تعداد گذر در مبدل.. 17

فصل سوم ، انواع مبدل

1-3- از نظر شرایط تماس... 20

2-3- از نظر جهت جریان.. 21

1-2-3- جریان هم جهت (co-current)21

2-2-3- جریان مخالف (counter current )22

3-2-3- جریان عمود(cross current)23

3-3- انواع مبدلهای حرارتی بر اساس نوع ساختمان و نحوه عملکرد. 24

1-3-3- مبدل های حرارتی لوله ای 24

2-3-3- مبدل های حرارتی صفحه ای 33

4-3- انواع خاص... 34

1-4-3- Bayonet34

2-4-3- Double tube sheet35

3-4-3- Double Bundle. 35

5-3- از نظر استاندارد TEMA.. 36

1-5-3- stationary head. 36

2-5-3- Sell37

3-5-3- rear head. 37

فصل چهارم ، بعضی از خصوصیات مبدلهای حرارتی

1-4- مبدل BET 41

2-4- AES 42

3-4- BEP 43

4-4- BEM 44

5-4- BEU 45

6-4- AEW 46

7-4- طراحی سفارشی.. 47

1-7-4- نوع اول.. 47

2-7-4- نوع دوم. 48

فصل پنجم ، کاربردهای عملیاتی مبدل

1-5- کندانسور 50

2-5- ریبویلر 51

1-2-5- ریبویلرkettle. 51

3-5- کولر..................53

4-5- هیتر ...............53

6-5- چیلر...............54

فصل ششم ، عیوب و مشکلات

1-6- رسوب گذاری.. 57

1-1-6- مکانیزم های رسوب گذاری.. 57

2-1-6- رشد رسوبها57

2-6- ارتعاش ..61

3-6- جریانهای نشتی.. 61

4-6- نحوه انتخاب نوع مبدل.. 63

فصل هفتم ، مبدلهای حرارتی فشرده

1-7- معرفی مبدلهای فشرده. 66

1-1-7- جنبه های کلی مبدل های حرارتی فشرده. 66

2-1-7- نمودارهای طراحی برای مبدل های صفحه ای و قالب :67

3-1-7- استفاده از نمودارها70

4-1-7- کاربردهای کاهش اندازه. 70

2-7- طراحی مبدلهای حرارتی پیشرفته با کارائی ارتقاء یافته همراه با کد CFD.. 72

3-7- تحلیل عددی ضریب انتقال حرارت جابه جایی اجباری در ناحیه ورودی یک کانال دو بعدی فین گذاری شده برای انتخاب یک مبدل حرارتی مناسب... 75

1-3-7- فرضیات.. 76

2-3-7- معادلات و روابط حاکم.. 76

3-3-7- روش حل عددی.. 77

4-3-7- مشخصات هندسی.. 78

4-7- نتیجه گیری.. 79

فصل هشتم ، میکرو مبدلهای حرارتی

1-8- طرح و مشخصات کلی.. 86

2-8- میکرو مبدلهای حرارتی دارای جتهای برخوردی MEMS. 89

فصل نهمHEAT TRANSFER ENHANCEMENT ، معرفی تکنولوژی بهبود انتقال حرارت در مبدل‌های پوسته- لوله‌ای

1-9- معرفی تکنولوژی HTE.. 94

2-9- اصول و مبانی تکنولوژی HTE.. 94

3-9- موارد به‌کارگیری تکنیک HTE.. 95

4-9- اقدامات انجام شده در پژوهشگاه صنعت نفت... 96

فصل دهم، نرم افزارهای شبیه سازی مبدلهای حرارتی

1-10- شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی (HTFS)99

1-1-10- TAS. 99

2-1-10- FIHR.. 100

3-1-10- MUSE.. 100

4-1-10-PIPE.. 100

5-1-10-TICP. 100

6-1-10-ACOL.. 100

7-1-10-FRAN.. 101

2-10- نرم افزار Aspen b-jack. 101

3-10- کاربرد نرم افزار Fluent در طراحی مبدلها105

4-10- جمع بندی مطالب تحقیق.. 106

منابع و ماخذ 109

پیوست 111

آنالیز مبدل های حرارتی پوسته – میله در نرم افزار Flow simulatin. 111

فهرست شکل ها و جدول ها

عنوان شماره صفحه

شکل (1-1) مبدل حرارتی.. 2

شکل (2-1) نمایی از بک مبدل حرارتی.. 3

شکل (3-1) روشها ی گرمایش.... 4

شکل (4-1) سیالات گرمایشی.. 4

شکل (6-1) مبدل حرارتی.. 5

شکل (5-1) انتقال حرارت در مبدل.. 6

شکل (1-2) پوسته. 8

شکل (2-2) TUBE BUNDEL 9

شکل (3-2) TUBE 10

شکل (4-2) آرایش تیوبها11

شکل (5-2) نمایی از بفل ها13

شکل (6-2) نمایی از بفل طولی.. 13

شکل (7-2) SUPPORT TYPE 14

شکل (8-2) IMPINGEMENT BAFFLE 14

شکل (9-2) Baffle spacing 15

شکل (10-2) TIE ROD&SPACER.. 15

شکل (11-2) TIE ROD&SPACER.. 16

شکل (12-2) EXPANSION JOINT. 16

شکل (13-2) فین.. 17

شکل (1-3) مبدل ها از نظر شرایط تماس... 20

شکل (2-3) مقایسه h تماس مستقیم و غیر مستقیم.. 20

شکل (3-3) شکل های مختلف جریان.. 21

شکل (4-3) مبدل جریان هم جهت... 22

شکل (5-3) مبدل جریان مخالف... 23

شکل (6-3) مبدل جریان عمود. 23

شکل (7-3) نمایی از یک مبدل حرارتی تک لوله ای.. 24

شکل (8-3) نمایی از یک مبدل حرارتی دو لوله ای.. 24

شکل (9-3) مبدل حرارتی دو لوله ای.. 25

شکل (10-3) مبدل حرارتی لوله مارپیچ.. 26

شکل (11-3) مبدل پوسته و لوله. 27

شکل (12-3) مبدل پوسته و لوله. 27

شکل (13-3) مبدل پوسته و لوله. 28

شکل (14-3) مبدل پوسته و لوله. 28

شکل (15-3) مبدل حرارتی U شکل.. 31

شکل (16-3) مبدل حرارتی صفحه ای.. 33

شکل (17-3) plate heat exchanger سیستم احیاء گلیکول.. 34

شکل (18-3) Bayonet35

شکل (19-3) Double tube sheet35

شکل (20-3) Double Bundle. 36

شکل (21-3) TEMA type designation. 39

شکل (1-4) مبدل BET. 41

شکل (2-4) مبدل AES. 42

شکل (3-4) مبدل BEP. 43

شکل (4-4) مبدل BEM... 44

شکل (5-4) مبدل BEU.. 45

شکل (6-4) مبدل AEW... 46

شکل (6-4) طراحی سفارشی نوع اول.. 47

شکل (7-4) طراحی سفارشی نوع دوم. 48

شکل (1-5) کندانسور. 50

شکل (2-5) ریبویلر. 51

شکل (3-5) ریبویلرkettle. 52

شکل (4-5) ریبویلر. 52

شکل (5-5) کولر. 53

شکل (6-5) هیتر. 54

شکل (7-5) چیلر. 55

شکل (1-6) مکانیزم رسوبات.. 57

شکل (2-6) نمودارها رشد رسوبها58

شکل (3-6) نمایی از رسوب گرفتگی در مبدل ها59

شکل (4-6) نمایی از رسوب گرفتگی درداخل لوله. 60

شکل (5-6) ارتعاش در مبدل.. 61

شکل (6-6) نشتی در مبد لها62

جدول (1-6) مزایا و محدودیت ها63

شکل (1-7) مبدل حرارتی فشرده. 66

شکل (2-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 1. 68

شکل (3-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 2. 68

شکل (4-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 3. 68

شکل (5-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 4. 69

شکل (6-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 5. 69

شکل (7-7) نمودار طراحی مبدل های فشرده شماره 6. 69

شکل (8-7) یک مبدل صفحه ای و قالب... 71

شکل (9-7) مبدلهای حرارتی پوسته و لوله مجزا72

شکل (10-7) یک کانال ساده. 73

شکل (11-7) هندسه مورد استفاده در مطالعه کد CFD.. 73

جدول (1-7) نتایج استفاده در مطالعه کد CFD.. 74

شکل (12-7) چند نمونه از فین گذاریها و مشخصات ابعادی آنها78

جدول (1-7) تغییر S/L همراه با تغییر تعداد فین ها78

شکل (13-7) تاثیر تغییر ارتفاع فین ها روی جریان سیال عبوری.. 79

شکل (14-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 1. 80

شکل (15-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 2. 80

شکل (16-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 3. 80

شکل (17-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 4. 81

شکل (18-7) نمودار های توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی در ناحیه ورودی کانال شماره 5. 81

شکل (19-7) مقدار بهینه H/L با در نظر گرفتن افت فشار در مقابل انتقال حرارت دلخواه. 83

شکل (20-7) مقدار بهینه H/L با در نظر گرفتن افت فشار در مقابل انتقال حرارت دلخواه. 83

شکل (21-7) منحنی افت فشار بر حسب فاصله نسبی فین ها84

شکل (22-7) منحنی میزان انتقال حرارت بر حسب فاصله نسبی فین ها84

شکل (1-8) میکرو مبدل حرارتی.. 86

شکل (2-8) یک میکرو مبدل.. 86

جدول (1-8) مشخصات میکرو مبدل cross flow devices micro heat exchanger87

جدول (2-8) مشخصات کلی co/counter- current micro heat exchanger88

شکل (3-8) یک قطعه حسگر گرمایی.. 89

شکل (4-8) یک قطعه نازل مجزای MEMS. 89

شکل (5-8) مجموعه از میکرو مبدل.. 90

شکل (6-8) نمودار دمای دوره خط سیر جت های اصابتی.. 91

شکل (7-8) نمونه میکرو مبدل.. 91

شکل (8-8) نمونه میکرو مبدل.. 92

شکل (9-8) نمونه میکرو مبدل.. 92

تولید همزمان برق، حرارت و سرما CHP & CCHP

عنوان تحقیق: تولید همزمان برق، حرارت و سرما CHP & CCHP

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 54

شرح مختصر:

معرفی فناوری های تولید همزمان برق و حرارت درسه دهه اخیر پس از افزایش عمده بهای سوخت، اهمیت بحث سوخت جایگزین ، افزایش کارآیی انرژی و کاهش آلودگی زیست محیطی، تمایل به استفاده از فنآوریهای جدید از جمله تولید همزمان برق و حرارت CHP(combined heat and power) افزایش یافته است. در روشهای معمول برای تامین نیازهای الکتریکی و حرارتی، الکتریسته ازشبکه توزیع سراسری و حرارت بوسیله سوزاندن سوخت در بویلر ها و تجهیزات گرمازا به روش تولید جداگانه تامین میگردد . در این روش انرژی قابل توجهی به گونه ای متفاوت از طریق گازهای داغ خروجی دودکش ،برجهای خنک کن ، کندانسورها ، خنک کننده ها در موتورهای احتراق داخلی و همچنین تلفات توزیع و انتقال الکتریسیته درشبکه سراسری به هدر می رود،

که بیشتر این حرارت قابل بازیافت است ومی تواند در تامین انرژی حرارتی مورد استفاده قرارگیرد . ازطرفی الکتریسیته تولیدی به این روش به صورت متمرکز (نیروگاهی) بوده و تلفات انرژی زیادی را در بر دارد . درمقابل این سیستمهای متمرکز ، روش های تولید غیر متمرکز و مستقل با استفاده از فناوری CHP با ترکیبی از تولید همزمان برق و حرارت قرار دارد . از لحاظ ترمودینامیکی این روش به معنی تولید همزمان دو شکل معمول انرژی یعنی الکتریکی وحرارتی ،با استفاده از یک منبع انرژی اولیه می باشد . انرژی گرمائی از بازیافت تلفات حرارتی این مولدهای مستقل بدست می آید و این حرارت در بخش های مختلف صنعتی ، تجاری و مسکونی به کار گرفته می شود از طرفی الکتریسیته تولیدی توسط این فنآوری به صورت محلی و مستقل و غیر متمرکز بوده که این دو ویژگی در کنار یکدیگر کارآیی مولدهای تولید برق را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد . کارآیی سیستم های معمول به روش متمرکز درحدود 27 تا 55 درصد می باشد که بیشترین کارآیی مربوط به نیروگاه های سیکل ترکیبی می باشد در حالیکه با بهره گیری از فنآوری تولید همزمان برق وحرارت بصورت مستقل، کارآیی انرژی این مولدها به حدود 90 درصد نیز خواهد رسید ، تا آنجا که دولت های اروپائی ، امریکا وحتی در کشورهای آسیائی نظیر ژاپن سیاست ها و قوانینی را برای ترغیب به استفاده از سیستم های تولید همزمان برق وحرارت وضع نموده اند . از مزایای سیستم های تولید همزمان می توان به حرکت به سوی خصوصی سازی و تولید غیر متمرکز و مستقل برق و حرارت ، جلوگیری از تلفات توزیع وانتقال در شبکه سراسری ، افزایش کارآیی تبدیل انرژی و استفاده از آن ، کاهش مصرف سوخت و افزایش رقابت در تولید برق وتوان نیروگاهی و کاهش آلاینده های زیست محیطی بخصوص دی اکسید کربن و گازهای گلخانه ائی اشاره نمود . CHP متشکل از یک محرک اولیه است که انرژی شیمیایی سوخت را آزاد نموده و به توان مکانیکی در محور خروجی تبدیل می کند. در این موارد، محور محرک با یک ژنراتور کوپل شده و توان الکتریکی تولید می شود. از طرف دیگر حداکثر راندمان موجود برای محرک اولیه دستگاه و مولد کمتر از 50%است و این به معنی اتلاف بیش از نیمی از انرژی سوخت به صورت حرارت می باشد.در این نوع سیستم منابع اتلاف این حرارت که عبارتند از گازهای خروجی از محرک اولیه، سیکل خنک کن وروغن روغنکاری ، شناسایی شده و با قرار دادن مبدل های حرارتی ، گرمای اتلافی به شکل حرارت با دمای بالا (حرارت قابل استفاده) بازیافت می شود. با فراهم شدن امکان استحصال حرارت اتلافی در سیستم تولید مشترک برق و حرارت خصوصیات منحصر به فرد این سیستم به دست می آید.

فهرست مطالب

چکیده1

تولید همزمان برق و حرارت (CHP). 4

Large scale CHP-small scale CHP-mini scale CHP.. 8

موارد کاربرد تولید مشترک برق و حرارت :10

تولید مشترک برق و حرارت در مقیاس کوچک (Mini CHP) :13

فواید تولید همزمان برق و حرارت :15

موتور های رفت و برگشتی (Reciprocating Engines):22

موتور دیزل/ ژنراتور های اضطراری (Standby Generator):24

موتور گازی (Gas Engine) :25

موتور استرلینگ (Stirling Engine) :25

ژنراتور ها (Generators) :28

تولید همزمان برق ،حرارت و سرما (CCHP) در ساختمان های مسکونی :30

جریان انرژی در سیستم های CCHP :31

Eequipment الکتریسته مصرف شده توسط تجهیزات الکتریکی.. 31

(Following the Electric Load) :32

(Following the Thermal Load) :32

استراتژی آزاد برای تایین ظرفیت بهینه در CCHP :33

بررسی و مقایسه سیستم های CHP,CCHP,GHP :33

بررسی سیستم CCHP(Combined Cooling & Heating & Power) :34

مشخصات فنی و اقتصادی سیستم :36

منابع و مراجع:51