طراحی مبدل حرارتی استخر با نرم افزار HTRI

طراحی مبدل حرارتی استخر با نرم افزار HTRI

طراحی مبدل حرارتی استخر با نرم افزار HTRI با نرم افزار HTRI ، یکی از جالب ترین و ساده‌ترین مسائل طراحی صنعتی در زمینه انتقال حرارت است. یکی ازمعروف‌ترین و پرکاربردترین مبدل حرارتی ، مبدل حرارتی پوسته و لوله برای استخر است. این نوع مبدل معمولا از نوع U-Type است و با استفاده از لوله مسی تولید می‌شود.

لوله‌های مسی موجود در این نوع مبدل حرارتی، از نوع مسی به ضخامت 0.7 میلیمتر و قطر 19.05 (یا 3/4 اینچ) میلیمتر است. در این مقاله سعی کرده‌ایم طراحی یک مبدل حرارتی پوسته و لوله از نوع U-Type را با نرم افزار HTRI آموزش دهیم. همچنین برای اینکه طراحی را بررسی و ارزیابی کنیم، روش LMTD (Logarithmic Medium Temprate Difference) به کار خواهیم برد.

چه نکاتی را باید در طراحی مبدل حرارتی استخر در نظر گرفت؟

• دمای آب استخر باید چه میزان باشد؟

معمولا دمای آب استخر باید بین 30 تا 32 درجه سانتیگراد باشد تا دمای مناسب برای بهره‌برداری را به دست دهد. آب ورودی از سمت استخر را با توجه به اینکه کمی بالاتر از ظرفیت در نظر می‌گیریم، برابر با 30 درجه سانتیگراد و آب خروجی را برابر با 35 درجه سانتیگراد در نظر می‌گیریم. دلیل این فرض این است که مقدار از آب استخر به دلیل جذب گرمای نهان از استخر بخار می‌شود. لذا این مورد در هدر رفت را در نظر گرفته‌ایم.

• دمای ورود و خروج دیگ به سمت مبدل در طراحی مبدل حرارتی استخر با نرم افزار HTRI چقدر است؟

معمولا دمای ورود به دیگ برابر با 20 درجه فارنهایت پایینتر از دمای خروجی ازدیگ است. دمای خروجی از دیگ را بین 65 تا 85 درجه سانتیگراد در نظر می‌گیرند. لذا دمای برگشت به دیگ باید 7 درجه پایینتر باشد.

در این پروژه، ما دمای ورود به سمت مبدل حرارتی را 70 درجه سانتیگراد و دمای خروج را برابر با 70 درجه سانتیگراد در نظر گرفته‌ایم. توجه کنید که این دما برای یک سیستم کلی است و برای کارکرد بهتر سیستم، کنترل اتوماتیک دما و گردش آب از طریق ترموستات جداری و مستغرق انجام خواهد شد.

• چرا از مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده می‌کنیم؟

به دلیل تعمیرات و نگهداری راحت‌تر از این نوع مبدل حرارتی بهره می‌بریم. همچنین رسوب زدایی این مبدل راحت‌تر از مبدل‌های دیگر است. به علاوه اینکه ساخت این نوع مبدل ارزانتر از مبدل‌های حرارتی دیگر تمام می‌شود.

نحوه طراحی مبدل حرارتی استخر با نرم افزار HTRI به چه شکل است؟

در این نرم افزار ، همه قسمت‌ها قدم به قدم پیش می‌رود. فیلم زیر ، طراحی این نوع مبدل به صورت کامل نشان می‌دهد. در ابتدا باید نوع فرآیند مشخص باشد. نوع فرآیند شامل دماهای ورود و خروج، دبی ورود و خروج و ماده‌ها یا سیال‌های ورودی و خروجی است. شکل زیر ، فرآیند کامل گرمایش استخر را نشان می‌دهد.

سوال: دبی مربوط به ورود و خروجی استخر را چگونه به دست آوریم؟ این مطلب به صورت کامل در قسمت فیلتر شنی آموزش داده شده است. شکل زیر ، فرآیند تصفیه و گرمایش یک استخر را به صورت سه بعدی نشان می‌دهد.

طراحی این مساله در نرم افزار HTRI در فیلم زیر آورده شده است.

سرعت سیال در داخل لوله برای طراحی مبدل حرارتی استخر با نرم افزار HTRI باید چقدر باشد؟

سیال داخل لوله باید سرعتی بین ۵ تا ۱۰ فوت بر ثانیه داشته باشد. در این سرعت سیال از حال Laminar خارج شده و به حالت Turbulent در‌می‌آید. در اینصورت مقدار اغتشاش بیشتر باعث انتقال حرارت بیشتر و همچنین یک جریان یکنواخت از لحاظ دمایی می‌شود.