پایان نامه : مطالعه عددی انتقال حرارت در مبدل حرارتي صفحه ای

فایل زیر شامل

۱- عدد فایل ورد پایان نامه ارشد به همراه فایل پی دی اف به تعداد ۱۱۰ صفحه است.(+فایل های اجرایی)

پايان نامه برای دريافت درجه کارشناسی ارشد  در رشته مهندسی مکانیک

گرایش تبدیل انرژی

عنوان:

مطالعه عددی انتقال حرارت در مبدل حرارتي صفحه ای واحد بازيافت گوگرد پالايشگاه های گازی به كمک نرم افزار ANSYS FLUENT

 

چکیده

امروزه در طراحی فرآیند پالایشگاه های جدید گاز ، در مواردی که شرایط عملیاتی برای استفاده از مبدل های صفحه ای ممکن باشد ، این مبدل ها جایگزین مبدل پوسته و لوله شده اند. از مزایای این مبدل ها می توان به کمتر بودن حداقل اختلاف دمای مورد نیاز ، کاهش ابعاد ، کم شدن رسوب و گرفتگی ، امکان تغییر ظرفیت ، سهولت تعمییر و نگهداری و افزایش راندمان این مبدل ها به نسبت مبدل های پوسته و لوله اشاره کرد. کاهش هزینه های جاری ناشی از صرفه جویی در مصرف انرژی با استفاده از این مبدل ها باعث می شود که هزینه اولیه نصب و راه اندازی در زمان کوتاهی مستهلک گردد. در مبدل های صفحه ای وظیفه شیار های یروی صفحات افزایش اثر سطح صفحه و همچنین مقدار سطح و ایجاد آشفتگی مناسب و کافی در کل این مبدل می باشد. چگونگی تولید آشفتگی جریان در هر مدل در حقیقت وجه تمایز آن را حاصل می نماید. در مدل شورون زاویه ای که از تقاطع خطوط پرس شده روی صفحه پدید می آید نقش بسیار مهمی در ایجاد آشفتگی بر عهده دارد.در این پایان نامه پس از مدل کردن مبدل حرارتی واحد بازیافت گوگرد در ابعاد و اندازه های واقعی در نرم افزار مدل سازی سالید ورک با استفاده از نرم افزار تحلیلی فلوئنت مدل در زوایای شورون مختلف و برای سیال آمین که سیال واقعی مورد استفاده در این تجهیز می باشد بررسی می گردد و نتایج تغییر زوایا و تاثیر آن بر روی عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت و افت فشار با بررسی نمودارهای مختلف و روابط انتقال حرارت تجزیه و تحلیل می گردد.این تحقیق در پایان نشان خواهد داد که با افزایش زاویه شورون و عدد رینولدز ، ضریب اصطکاک کانال کاهش پیدا می کند و افزایش زاویه شورون و عدد رینولدز در کانال های مبدل حرارتی صفحه ای با زوایای شورون ۳۰ و ۶۰ درجه باعث افزایش انتقال حرارت می گردد. هم چنین در هربخش برای اعتبار سنجی نتایج بدست آمده از شبیه سازی ، این نتایج با نتایج تجربی مقایسه می گردد .در پابان توانایی دینامیک سیالات محاسباتی در شبیه سازی و تحلیل جریان در مبدل حرارتی صفحه ای اثبات می گردد.

کلمات کلیدی : ۱٫مبدل حرارتی صفحه ای ۲-شبیه سازی عددی ۳-صفحات شورون ۴-افت فشار ۵-انتقال حرارت ۶- دینامیک سیالات محاسباتی

فهرست مطالب

چکیده   ۱

۱-فصل اول                ۲

۱-۱-مقدمه   ۳

۱-۲-بیان مسئله                ۵

۱-۳-ضرورت انجام تحقیق. ۶

۱-۴-جنبه نو آورری تحقیق. ۷

۱-۵-اهداف پایان نامه     ۸

۱-۶-ساختار پایان نامه    ۹

۲-فصل دوم                ۱۰

۲-۱-مبدل حرارتی     ۱۱

۲-۲-انواع مبدل های حرارتی                ۱۱

۲-۳-مزایا و محدودیت های مبدل های حرارتی صفحه ای      ۱۲

۲-۴-۴-۲) مقایسه مبدل های صفحه ای با مبدل های پوسته و لوله       ۱۶

۲-۵-معرفی انواع مبدل های صفحه ای   ۱۷

۲-۵-۱-مبدل های صفحه ای نیمه جوشی.. ۱۷

۲-۵-۲-مبدل های صفحه ای لحیم شده ۱۹

۲-۶-۳-۵-۲) مبدل های صفحه ای دوگانه بوکس    ۲۰

۲-۷-۴-۵-۲) مبدل های صفحه ای جوشی پلیتیولار  ۲۱

۲-۷-۱-مبدل های صفحه ای جوشی کمپوبلاک… ۲۳

۲-۷-۲-مبدل های حلزونی(مارپیچی) ۲۵

۲-۸-ساختار مبدل های صفحه ای   ۲۹

۲-۹-جنس و ساخت صفحات  مبدل صفحه ای      ۲۹

۲-۱۰-سایز صفحات : ۳۱

۲-۱۱-وظیفه شیارها       ۳۳

۲-۱۲-بازرسی و تعمیر    ۳۸

۲-۱۳-چیدمان و توزیع جریان. ۳۸

۲-۱۴-جهت جریان    ۳۸

۲-۱۵-گذر                      ۳۹

۲-۱۶-تعداد مسیرهای عبور در هر گذر  ۳۹

۲-۱۷-توزیع سیال در مبدل. ۴۰

۲-۱۸-توزیع درون کانال ها ۴۰

۲-۱۹-تقسیم بندی چیدمان گذرها ۴۱

۲-۱۹-۱-کاربردهای مبدل های صفحه ای.. ۴۲

۲-۱۹-۲-مواردی که استفاده از مبدل های صفحه ای مناسب نیست… ۴۳

۲-۱۹-۳-کاربرد در تاسیسات دریایی نفت و گاز. ۴۳

۲-۲۰-پیشینه اجمالی بر تحقیق. ۴۴

۳-فصل سوم               ۴۹

۳-۱-مقدمه   ۵۰

۳-۲-جزئیات مبدل ۱۰۸-E-504  ۵۰

۳-۲-۱-ابعاد هندسی مبدل ۱۰۸-E-504  ۵۰

۳-۲-۲-مشخصات سیال  مبدل ۱۰۸-E-504  ۵۳

۳-۲-۳-اجزای داخلی مبدل ۱۰۸-E-504. 55

۳-۲-۴-شبیه سازی عددی جریان در صفحات شورون در نرم افزار ANSYS FLUENT   ۶۲

۳-۳-روش های عددی بکار رفته در شبیه سازی عددی جریان صفحات شورون    ۶۳

۳-۳-۱-شرایط مرزی در شبیه سازی عددی جریان صفحات شورون. ۶۴

۳-۴-فرضیه تحقیق          ۶۴

۳-۵-معادله پیوستگی       ۶۵

۳-۶-معادله مومنتوم        ۶۶

۳-۶-۱-معادلات حاکم برای جریان آرام. ۶۶

۳-۶-۲-معادلات حاکم برای جریان آشفته. ۶۷

۳-۶-۳-روش آماری بررسی جریانات آشفته: ۶۷

۳-۷-مدل سازی جریان های آشفته  ۶۹

۳-۸-مروری بر روش های RANS: 70

۳-۹-مدل آشفتگی RNG: 71

۳-۱۰-مدل آشفتگی SST: 72

۳-۱۱-مدل آشفتگی اسپالارات آلماراس: ۷۲

۳-۱۲-مدل های جبری آشفتگی:           ۷۳

۳-۱۲-۱-مدل طول اختلاط پرانتل          ۷۳

۳-۱۲-۲-مدل تنش های رینولدز. ۷۳

۳-۱۲-۳-روابط اساسی حاکم بر ویسکوزیته ادی.. ۷۵

۳-۱۲-۴-رابطه اساسی بوزینسک ویسکوزیته ادی.. ۷۷

۳-۱۲-۵-مدل های ویسکوزیته ادی.. ۷۸

۳-۱۲-۶-مدل های صفر معادله ای(مدل های طول اختلاطی) ۷۹

۳-۱۲-۷-.مدل های یک معادله ای اسپالارات آلماراس… ۸۰

۳-۱۲-۸-مدل های دو معادله ای.. ۸۱

۳-۱۲-۹-مدل استاندارد کا اپسیلون. ۸۲

۳-۱۲-۱۰-مدلسازی انحلال ادی در احتراق          ۸۵

۳-۱۲-۱۱-مدلسازی لایه های برشی ضعیف           ۸۵

۳-۱۲-۱۲-مدل توسعه یافته کا اپسیلون. ۸۶

۳-۱۲-۱۳-.ویژگیهای مدل توسعه یافته کا اپسیلون. ۸۷

۴-فصل چهارم            ۸۸

۴-۱-مقدمه                      ۸۹

۴-۱-بررسی استقلال شبکه. ۸۹

۴-۲-اعتبار سنجی            ۹۱

۴-۳-تحلیل هیدرو دینامیکی مبدل حرارتی ۹۲

۴-۴-بررسی انتقال حرارت در مبدل های حرارتی       ۹۹

۴-۵-اعتبارسنجی انتقال حرارت   ۹۹

۴-۶-نتایج انتقال حرارت در مبدل حرارتی با صفحات شورون    ۱۰۰

۵-فصل پنجم              ۱۰۴

۵-۱-نتیجه گیری             ۱۰۵

۵-۲-پینشهادات                ۱۰۶

 

 

فهرست اشکال

شکل )‏۱ (۱- شمایی کلی از یک مبدل صفحه ای.. ۴

شکل )‏۲ (۱- نحوه قرار گرفتن گسکت ها ۱۳

شکل )‏۲ (۲- مبدل صفحه ای نیمه جوشی.. ۱۸

شکل )‏۲ (۳- مبدل صفحه ای جوشی Bavex. 20

شکل )‏۲ (۴- مبدل صفحه ای Platular  نوع X.. 21

شکل )‏۲ (۵-  نمایش کانال های عبوری در مبدل صفحه ای Platular 22

شکل )‏۲ (۶-  شمای کلی مبدل صفحه ای Compabloc. 25

شکل )‏۲ (۷-  فرآیند ساخت مبدل حلزونی.. ۲۶

شکل )‏۲ (۸- جریان سیالات در مبدل حلزونی، نوع ۱٫ ۲۷

شکل )‏۲ (۹- مقایسه صفحات با ابعاد مختلف… ۳۲

شکل )‏۲ (۱۰- a-یک صفحه با شیارهای مدل واشبورد   b- یک صفحه با شیارهای مدل هرینگتون. ۳۳

شکل )‏۲ (۱۱- چگونگی تولید آشفتگی جریان در مدل واشبورد. ۳۴

شکل )‏۲ (۱۲- چگونگی قرارگیری صفحات نسبت به هم. ۳۵

شکل )‏۲ (۱۳- چیدمان گذرها در مبدل های صفحه ای a) چیدمان بصورت سری b) چیدمان بصورت یک گذر U شکل و Z شکل c)چند گذر با عبورهای مساوی d)چند گذر با عبورهای نامساوی.. ۴۱

شکل )‏۲ (۱۴- توزیع دما و جریان در کانال ها ۴۲

شکل )‏۲ (۱۵- شمای کلی سیکل سیال خنک کننده در تجهیزات سکوی نفتی.. ۴۴

شکل )‏۳ (۱- اجزای داخلی مبدل ۱۰۸-E-504. 56

شکل )‏۳ (۲- پروفایل سینوسی صفحات شورون در حالت برش خورده صفحه. ۵۷

شکل )‏۳ (۳- ابعاد صفحه شورون و محور های مختصات جهت ترسیم صفحات کمکی.. ۵۹

شکل )‏۳ (۴- صفحات کمکی جهت ترسیم مدل. ۶۰

شکل )‏۳ (۵- مدل رسم شده صفحه شورون با زاویه ۲۶٫۴٫ ۶۱

شکل )‏۳ (۶- مدل assemble شده در زاویه شورون ۳۰ درجه. ۶۲

شکل )‏۳ (۷- کانال شبیه سازی شده با زاویه ۳۰ درجه. ۶۳

شکل )‏۳ (۸- شرایط مرزی استفاده شده ۶۴

شکل )‏۲ (۵-  نمایش از شبکه ایجاد شده بر روی صفحات.. ۸۹

شکل )‏۲ (۵-  مقایسه کار حاضر با دیتا ازمایشگاهی ( تغییرات ضریب اصطکاک نسبت به عدد رینولدز ) ۹۲

 شکل )‏۲ (۵-  کانتور فشار برای مبدل با صفحات شورون. ۹۴

شکل )‏۲ (۵-  کانتور صرعت برای مبدل با صفحات شورون. ۹۶

 شکل )‏۲ (۵-  وکترو های سرعت برای مبدل با صفحات شورون. ۹۸

شکل )‏۲ (۵-   تغییرات ضریب اصطکاک نسبت به عدد رینولدز برای زاویه های مختلف… ۹۹

شکل )‏۲ (۵-  مقایسه کار حاضر با دیتا ازمایشگاهی ( تغییرات عدد ناسلت نسبت به عدد رینولدز ) ۱۰۰

شکل )‏۲ (۵- کانتور دما برای مبدل با صفحات شورون. ۱۰۲

شکل )‏۲ (۵- نمودار تغییرات ناسلت نسبت به عدد رینولدز برای زاویه های مختلف… ۱۰۲

 

فهرست جداول

جدول( ‏۲ (۱-مشخصات مبدل های صفحه ای گسکت دار معمولی.. ۱۶

جدول( ‏۲ (۲-مقایسه بین مبدل های صفحه ای گسکت دار و مبدل های پوسته و لوله. ۱۷

جدول( ‏۲ (۳-راهنمای انتخاب صفحات با توجه به سازگاری سیال. ۳۱

جدول( ‏۲ (۴-مشخصات مواد متداول به کار رفته در گسکت ها و محدودیت های دمایی و کاربردهای آن ها ۳۷

جدول( ‏۳ (۱-مشخصات صفحه شورون در مبدل ۱۰۸-E-504. 50

جدول( ‏۳ (۲-مشخصات هندسی صفحه شورون. ۵۱

جدول( ‏۳ (۳-اطلاعات داده شده توسط سازنده در خصوص مبدل ۱۰۸-E-504. 52

جدول( ‏۳ (۴-دما و فشار طراحی سیال سرد و گرم مبدل ۱۰۸-E-504. 53

جدول( ‏۳ (۵-مشخصات سیال مبدل ۱۰۸-E-504. 54

جدول( ‏۳ (۶-مشخصات سیال در حالت بخار و اطلاعات تکمیلی مبدل. ۵۵

جدول( ‏۳ (۷-مشخصات هندسی پروفایل سینوسی صفحه شورون. ۵۷

جدول( ‏۳ (۸-. قید‌های بعد دار. ۶۵

 

 

  •  x 
  •  x 
خرید
درباره این محصول نظر دهید !