چکیده :
مبدل حرارتي وسيله اي است كه انرژي را از سيالي به يك يا چند سيال ديگر كه داراي درجه حرارت هاي متفاوتي هستند منتقل مي كند ، لذا مبدل هاي حرارتي در تمام زمينه هاي صنعتي ،تجاري و حتي زندگي روزمره نيز كه به نحوي با تبادل انرژي سر و كار دارند مورد استفاده قرار مي گيرند . براي شناخت هر چه بهتر مبدل هاي حرارتي آن ها را در هشت گروه متفاوت دسته بندي مي كنيم .
مبدل هاي حرارتي با جريان متقاطع كه در اغلب كاربرد هاي صنعتي مانند توليد بخار در ديگ هاي بخار و يا گرمايش و سرمايش هوا و گاز هاي ديگر كاربرد دارند ، در اين دسته بندي جزء مبدل هاي حرارتي با جريان پيوسته سيال به صورت تماس غير مستقيم كه هم به صورت فشرده و هم غير فشرده ساخته شده و با ساختاري به شكل لوله اي و صفحه اي با آرايش جريان عمود بر هم بين دو سيال كه به صورت جابجائي با هم تبادل حرارت مي كنند ، جاي مي گيرند .
مبدل هاي حرارتي لوله – پره دار صفحه اي كه جزء اين نوع از مبدل هاي حرارتي هستند كمتر مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته اند ، هچنين در كتب درسي و دانشگاهي نيز كمتر به معرفي اين نوع مبدل هاي حرارتي مبادرت گرديده است ، لذا هدف از اين تحقيق معرفي بيشتر اين نوع از مبدل هاي حرارتي و بررسي اثر پارامتر هاي هندسي موثر در طراحي اين نوع مبدل هاي حرارتي مي باشد .
بنا براين در اين تحقيق با استفاده از نرم افزار فلوئنت كه يكي از نرم افزارهاي ديناميك سيالات است ، به بررسي اثر اين پارامترها در طراحي اين نوع از مبدل هاي حرارتي(CFD)محاسباتي پرداخته ايم و در نهايت نيز نتايج بدست آمده از تحقيق را با نتايج محاسبات تجربي در مبدل هاي حرارتي با جريان متقاطع بروي دسته لوله ها مقايسه شده است .
مقدمه :
مبدل حرارتی وسیله ای است که انرژی حرارتی را از سیالی به یک یا چند سیال دیگر که دارای درجه حرارت های متفاوتی هستند منتقل می کند . این تعریف به طور ضمنی بیان می کند که در یک مبدل حرارتی حداقل دو سیال وجود دارند که حرارت بین آن دو جابجا می شود . هرچند که این تعریف از جامعیت كافي برخوردار است معهذا موارد خاصی از مبدلهای حرارتی وجود دارند که در این تعریف نمی گنجند . از جمله این موارد دستگاههای تبادل حرارتی هستند که در سفینه های فضایی و یا هر وسیله ای که در خلاء کار می کند مورد استفاده قرار می گیرند .
مبدل های حرارتی در تمام زمینه های صنعتی ، تجاری و زندگی روزمره که به نحوی با تبادل انرژی سرو کا ردارند مورد استفاده قرار می گیرند . هر موجود زنده به طریقی به مبدل حرارتی مجهز است .
مبدل های حرارتی در اندازه های بسیار کوچک و بسیار بزرگ ساخته شده اند . کوچکترین آنها (کمتر از 1 وات) برای مصارف الكترونیکی فوق هادی ها، هدایت موشک هائی که بوسیله منبع حرارتی کنترل می شوند و بزرگ ترین آنها (ظرفیت حرارتی بزرگ از 1000 مگاوات) در نیروگاه های بزرگ به عنوان دیگ بخار ، کندانسور یا برج خنک کن به کار می روند .
کاربرد مبدل حرارتی بسیار وسیع و در صنایع مختلفی از قبیل نیروگاه های تولید برق ، پالایشگاه ها ، صنایع ذوب فلز و شیشه سازی ، صنایع غذایی و دارو سازی ، کاغذ سازی ، صنایع پتروشیمی ، سردخانه ها و سیستم های گرمایش و سرمایش ساختمان ها ، صنایع میعان گازها ( مانند هوا ) وسائط نقلیه زمینی ، دریایی و فضایی و صنایع الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرند . به طور کلی هرجا که مسئله تبدیل و تبادل انرژی مطرح باشد مبدل های حرارتی به نحوی کاربرد دارند . مبدل های حرارتی به صور مختلفی نظیر دیگ بخار ، مولد بخار ، کندانسور ، اوپراتور ، تبخیر کننده ، برج خنک کن ، پیش گرم کن هوا ، بازیاب ، خنک کن میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای ، فن کويل ، هواساز ، خنک کن روغن ، خنک کن و گرم کن مشتقات نفتی ، رادیاتور وسائط نقلیه ، گرم کن آب تغذیه و سوپر هیتر در نیروگاه های بخار، کوره و غیره و در صنایع فوق الذکر به کار می روند .
