مبدل حرارتی

طراحی اجزای فیلر چدنی
طراحی اجزای فیلر چدنی
بهمن ۲۶, ۱۳۹۷
کاربردهای تهویه مطبوع در چیلر
چیلر تراکمی
اسفند ۲, ۱۳۹۷

مبدل حرارتی

طراحی اجزای فیلر چدنی

مبدل حرارتی

مبدل حرارتی در چیلرهای جذبی به عنوان یك جزء فشرده دسـتگاه در جهـت افـزایش راندمان نقش مهمی را ایفا میكند. وظیفه مبدل حرارتی پیش گرم كردن محلول رقیقی اسـت كه از میان لولهها میگذرد و این گرما از محلول غلیظی كه از پوسـته عبـور مـیكنـد، گرفتـه میشود.
جنس لوله های مبدل گرمایی از فولاد كربنی میباشد. لولههای مبدل بوسیله جـوش بـه صفحه لوله متصل میشوند.
در مبدل حرارتی چیلرهای جذبی محلول غلیظ خروجی از ژنراتور وارد پوسته مـیشـود.
این امر بدان علت است كه در صورت كریستال شدن محلول غلیظ به هنگام سرد شـدن بتـوان با گرم كردن مبدل حرارتی، از انسداد مبدل جلوگیری میكند.

مشخصات مبدل حرارتی :

با توجه به تحلیل ترمودینامیكی خـصوصیات محلـول در پوسـته و لولـه بـه صـورت زیـر میباشد :

لوله ها را  و با گام مثلثي و ٣ پاس انتخاب ميكنيم.

طول لوله های مبدل (Lt) را ٤،٥ متر و تعداد بافلها(Nb ) را ٢٠ عدد در نظر ميگيريم.

تعداد لوله ها :

را  در نظر ميگيريم.

Nرا ٥٦ در نظر گرفته و درهر پاس در پهنا ١٤ لوله و در ارتفاع ٤ لوله قرار ميدهيم.


ضريب انتقال حرارت سمت لوله :


خواص محلول در داخل لوله در دمای متوسط با توجه به روابط و جـداول فـصل چهـارم عبارتست از :


Pr=١٦،٣

رينولز را محاسبه ميكنيم :

رینولدز در محدوده انتقالی میباشد برای محاسبه نوسـلت از رابطه پیش نهادی گنیلینسكی رابطه ( ٦-٦) استفاده میكنیم.

ابتدا ضریب اصطكاك را از رابطه ( ٦-٧ ) بدست میآوریم :

 

فرمول مبدل حرارتی چیلر

دماي سطح لوله ها

فرمول مبدل حرارتی چیلر

ضريب انتقال حرارت سمت پوسته :


براي محاسبه ضريب انتقال حرارت محلول در پوسته از رابطه کـرن (٦٨)  اسـتفاده مـی کنيم.
ابتدا پهنای مبدل (b) را محاسبه ميكنيم.  ١٠mm لقي بين لوله و ديواره داخلی مبـدل در نظر گرفته ايم.

فاصله بين دولوله مجاور

فاصله بين دو بافل (Lbb)  را از رابطه زير محاسبه ميكنيم :

فرمول مبدل حرارتی چیلر

سطح مقطع جريان پوسته را از رابطه( ٦١٢) محاسبه ميكنيم.

فرمول مبدل حرارتی چیلر

فرمول مبدل حرارتی چیلر

قطر معادل را از رابطه مربوط ( ٦١ ) محاسبه ميكنيم.

فرمول مبدل حرارتی چیلر

خواص محلول داخل پوسته در دمايی متوسط عبارتند از :

فرمول مبدل حرارتی چیلر

عدد رينولز را در داخل پوسته محاسبه ميكنيم :

فرمول مبدل حرارتی چیلر

ضريب انتقال حرارت عبارتست از :

فرمول مبدل حرارتی چیلر

ضريب كلی انتقال حرارت :

فرمول مبدل حرارتی چیلر

فرمول مبدل حرارتی چیلر

خطا قابل قبول ميباشد و نيازي به تكرار محاسبات نيست.


افت فشار


ضريب اصطحكاك و افت فشار سمت پوسته از روابط ( ٦٥٨ ) تا ( ٦٦٠ ) محاسبه ميشوند.

فرمول مبدل حرارتی چیلر

براي محاسبه افت فشار سمت لوله از رابطه ( ) استفاده ميكنيم.

از دياگرام مودي ٠،٠٠٤= fميباشد.

فرمول مبدل حرارتی چیلر

بحث ،نتيجه گيری ،پيشنهادات :

  1. مزاياي چيلر های جذبی عبارتند از:مصرف انرژی کم، عدم استفاده از مبردهای، CFC استفاده محدود از قطعات گردشی و متحرک ، عدم وجود صدا و ارتعاش ، عمر مفيد طولانی ، نياز محدود به سرويسها و تعميرات اساسی و استفاده از انرژي حرارتي به عنوان انرژي مصرفی ورودی به جای کار وانرژی الکتريکی، اشاره کرد . اين سيستمها داراي هزينه عملکردی پايين تری نسبت به سيستم تراکمی مي باشند هر چند ممکن است هزينه اوليه بالاتری داشته باشند . معايب اين سيستم ها ضريب عملکرد پايين تر نسبت به سيستم تراکمی ، و کارکرد سيستم در فشار های پايين و خلا سيستم، می باشد .
  2. راندمان پايين سيستم تبريد جذبی (ضريب عملکرد پايينموجب می شود که اين سيستم ها برای ايجاد يک سرمايش معين نسبت به سيستم تراکمی انرژی بيشتری مصرف کنند ، اما نکته مهم اينجاست که اين سيستم ها انرژی را به صورت حرارت مصرف می کنند که هزينه کمتری نسبت به کار الکتريکی دارد و ارزان تر است . از طرفی براي توليد انرژی الکتريکی نيز در نيروگاههای حرارتی ، انرژی حرارتی مصرف ميشود .
  3. درتهويه مطبوع از چيلر های جذبی که د ر آنها ليتيوم برومايد جاذب و آب مبرد است استفاده می شود . مزيت سيستم ليتيوم برومايدآب به آبامونياک ، غير فرار بودن ليتيوم برومايد هنگام جداسازی در محفظه ژنراتور و قابليت جذب بالای آب آن در محفظه جاذب است . همچنين سمی بودن آمونياک کاربرد آن را در محيط های مسکونی محدود ميکند از معايب مهم سيستم جذبي ليتيوم برومايدآب مي توان به هزيته بالاي اوليه ونيز مساله كريستاليزاسيون ليتيوم برومايدغليظ اشاره کرد که موجب شده در طراحی چيلر جذبی كنترل های مختلفی براي جلوگيری از وقوع آن به كار گرفته شود. با جامد شدن ليتيوم برومايد چرخه تبريد متوقف و براي شروع مجدد چرخه نياز به گرم كردن ناحيه متبلور شده و ميعان جامد ايجاد شده مي باشد.ازدلايل ايجاد پديده كريستاليزاسيون، تخليه نادرست گازهای غير قابل تقطير، نوسانات بسيار زياد دمای آب سرد شده، و غلظت نامناسب محلول ليتيوم برومايد. میباشد. از محدوديتهای ديگر چيلرهای جذبی ليتيوم برومايدآب عدم امكان كاهش دمای آب خروجی چيلر به پايين تر از ٧درجه سانتی گراد مي باشد. براي تبريد زيرصفر معمولا از سيستمهاي جذبي آمونياكآب استفاده مي شود.
  4. انرژی مورد نياز چيلرهای جذبی از آب داغ (١٢٥درجه سانتيگراد) ، بخار يا شعله مستقيم می باشد برای افزايش راندمان اين سيستم ها از چيلر های چنداثره وشعله مستقيم استفاده می شود . در سيستم های دو اثره گرمای خروجی يک سيکل (کندانسور) به عنوان گرمای ورودی چرخه ديگر (ژنراتور) استفاده می شود . تفاوت راندمان بين چرخه های یک اثره و دو اثره بسيار بيشتر از اختلاف بين چرخه های دو اثره و سه اثره است. با در نظر گرفتن اثرات شديد خوردگي و ناپايداری مكمل ها در دماهای بالای چرخه سه اثره، چرخه های سه اثره مقرون به صرفه نمی باشند . سيستم های تک اثره نسبت به دو اثره اين مزيت را دارند که از منابع گرمايشی در محدوده ٨٠ تا ٩٠درجه سانتيگراد می توانند استفاده کنند و از لحاظ ملاحظات ايمنی مطمئن تر می باشند و در موتورخانه های کوچکتر که از ديگ آب گرم استفاده می شود و دیگ بخارنداريم ، اغلب از سيستم های تک اثره استفاده می شود که هزينه اوليه کمتری نيز دارند .
  5. چيلرهای دو اثره گاه به صورت شعله مستقيم مورد استفاده قرار می گيرند ، اين سيستم ها هم برای سرمايش و گرمايش مورد استفاده قرار میگيرند و نياز به ديگ اب گرم يا بخار ندارند و حجم موتورخانه و تجهيزات را کاهش میدهند . با توجه به منابع غنی گاز طبيعی در کشور ما ، استفاده از اين سيستمها توصيه میشود .
  6. نتايج طراحی حرارتی و ترمو ديناميکی ، ممکن است به دليل خطای موجود در روابط انتقال حرارت اندکی با نمونه اصلی تفاوت داشته باشد ، که برای طراحی دقيقتر ، استفاده از روش های عددی و تحليل های دقيقتر و پيچيدهتر با استفاده از نرمافزارهای مربوطه پيشنهاد میشود .
  7. در ايران چيلرهای جذبی اغلب در ظرفيتهای بالا مورد استفاده قرار میگيرند ، اما همواره توليد و طراحی اين چيلرها در ظرفيت های پايين مورد توجه بوده است (مينی چيلرها.) سيستمهای ظرفيت پايين جذبی معمولا ثقلی میباشند وبه پمپ نياز ندارند . و پيشنهاد میشود که تحقيقات بر روی  طراحی و ساخت ظرفيتهای پايين در ايران ادامه يابد. علاوه بر اينها استفاده از سيستمهای شعله مستقيم، ارائه سيکلهای دواثره و سه اثره مختلف که راندمان بالاتری داشته باشند و مشکلات سيستم های دو اثره فعلی را نداشته باشند ، خنک کردن محفظههای جاذب و کندانسور با هوا، بررسی اثر پارامتر های مختلف سيستم در راندمان، استفاده از انرژی خورشيدی در اين چيلرها، را به عنوان تحقيقات آتی در زمينه چيلرهای جذبی پيشنهاد میکنم.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Call Now Buttonتماس - بخش فروش