مدل سازی و تجزیه و تحلیل مبدل cuk با استفاده از روش جریان تزریق مدار معادل به کمک نرم افزار متلب Matlab

پروژه آماده کنترل مدرن - 26 صفحه فایل pdf به همراه فایل شبیه سازی شده

موارد موجود در فایل خریداری شده

1 - متن گزارش پروژه (مدل سازی و تجزیه و تحلیل مبدل cuk با استفاده از روش جریان تزریق مدار معادل)

2 - مقاله انگلیسی بیس برای پروژه کنترل مدرن - موتور دی سی DC 

3 - فایل شبیه سازی کنترل مدرن موتور DC در متلب

روش جریان تزریق مدار معادل برای مدل سازی و تجزیه و تحلیل سوئیچینگ مبدل DC-DC توسعه یافته و بسیار متنوع است. این روش می تواند برای مدل سازی و تجزیه و تحلیل مبدل های پیچیده مورد استفاده قرار گیرد. برای نشان دادن توانایی رویکرد جریان تزریق مدار معادل ، مدلسازی و تجزیه و تحلیل آن از یک مبدل cuk استفاده شده است. یک سیگنال کوچک در مدل مدار معادل موجود میباشد که نمایانگر هر دو ورودی و خروجی مبدل غیر خطی است. نتایج به دست آمده در قالب مدل های خطی مدار معادل ، به عنوان تابع انتقال معرفی شده اند.

بررسی تلفات در شبکه های توزیع و تولید و انتقال‎ برق و ارائه روشی برای کاهش تلفات در سیستم های توزیع و انتقال - 135 صفحه فایل ورد

بررسی تلفات در شبکه های تولید و توزیع و انتقال‎ برق و ارائه روشی برای کاهش تلفات در سیستم های توزیع و انتقال

135 صفحه فایل ورد

در شبکه های انتقال، انرژی الکتریکی به صور مختلفی به هدر می رود که بخش قابل توجه و مهم آن به صورت تلفات ژول در هادیها به هدر می روند. برای محاسبه تلفات انرژی در شبکه های انتقال اولین گام آگاهی از مقدار تلفات توان در ساعات پیک می باشد، این تلفات گرچه به دو عامل R و I وابسته می باشد اما وابستگی R به عوامل دیگر باعث می شود که محاسبه تلفات توان در یک خط انتقال ساده یا شبکه به سادگی میسر نباشد. دلیل پیچیدی محاسبات وابسته بودن مقاومت هادیها به دیگر عوامل محیطی و سیستمی می باشد. به طور کلی مقاومت هادیها تحت تاثیر سه عامل درجه حرارت محیط، تابش خورشید و جریان الکتریکی دچار تغییرات می شوند که همین عوامل تغییرات توان را به دنبال دارد. عوامل دیگری چون باد، باران، برف نیز در مقدار مقاومت هادیها موثرند ولی در ذیل سه عامل اصلی که پایدارتر و مداوم می باشند.

2-1-1- درجه حرارت محیط

درجه حرارت محیط در طول شبانه روز، هفته، ماه و فصل در دامنه وسیعی تغییر می کند، که تغییرات درجه حرارت محیط مستقیما باعث تغییرات مقاومت هادیها و در نتیجه تلفات توان می شود.

در تجزیه و تحلیل و محاسبه تلفات شبکه، برنامه کامپیوتری پخش بار وسیله مفیدی است که مورد استفاده مهندسین سیستم قرار می گیرد. از آنجا که تلفات توان مستقیما به مقاومت هادیها وابسته است لذا هر نوع بی دقتی در محاسبه تلفات توان گردد. بنابراین این مطلب بسیار مهم است که بدانیم مقاومت هادیهای خطوط انتقال و توزیع نیرو که در برنامه پخش بار مورد استفاده قرار می گیرند برای چه درجه حرارتی باید محاسبه شوند.

مروری بر روش های موجود نشان می دهد که عملا شیوه مشخص برای محاسبه مقاومت هادیها وجود ندارند و عمدا سلیقه ای است و برحسب مورد ممکن است مقاومت هادیها برای درجه حرارت های بین 20تا90 درجه سانتیگراد محاسبه گردد. که مسلما بی دقتی در این مرحله می تواند تلفات توان را به مراتب کمتر یا بیشتر از مقدار واقعی محاسبه نماید. گرچه هادیها تحت تاثیر سه عامل درجه حرارت محیط، تاثیر خورشید و جریان الکتریکی گرم می شوند و هر سه عامل نیز در طول شبانه روز تغییر می نمایند بنابراین لازم است به جای قرار دادن یک عدد به جای درجه حرارت هادی هر سه عامل به طور مجزا مشخص شوند.

پس برای دخالت دادن درجه حرارت محیط برای محاسبه مقاومت هادی باید به این سوال جواب داد که: «بررسی و محاسبه تلفات توان در چه درجه حرارت محیطی و بر چه مبانیی انتخاب گردد؟» در اینجا ابتدا باید مشخص گردد که هدف از محاسبه تلفات شبکه در چه منطقه، ماه یا فصلی است در صورتی که هدف محاسبه تلفات شبکه در ساعات پیک منطقه باشد مسلما ساعت پیک بار مناطق مختلف یک شبکه با هم فرق می کند پس باید در اولین گام ساعت پیک را برای منطقه مورد مطالعه معین نمود. برای کاهش خطای این مرحله لازم است منطقه موردنظر به چند ناحیه کوچکتر تقسیم و متوسط درجه حرارت ساعات پیک به عنوان درجه حرارت محیط منظور گردد.

2-1-2- تاثیر تابش خورشید

توان تابشی خورشید بر سطح کره زمین برحسب اینکه، محل مورد مطالعه در چه منطقه ای باشد متفاوت می باشد. بنابراین توان دریافتی اجسام از خورشید تابعی است از موقعیت مکان آنها در روی زمین و موقعیت خورشید در آسمان. به طور کلی حداکثر مقدار انرژی که هادی از خورشید دریافت می کند را می توان از رابطه روبرو بدست آورد:           

که در این رابطه داریم:

= انرژی دریافتی توسط یک اینچ مربع از سطح

= کل انرژی وارده بر یک اینچ مربع از سطح

E= ضریب جذب سطحی

S= سطح آفتاب خور هادی به ازاء یک فوت از طول هادی یا اینچ مربع

K= ضریب ثابت متناسب با ارتفاع خط انتقال (مقدار آن در سطح دریا برابر یک و در ارتفاع 1500 متری برابر 15/1 و در ارتفاع 3000 متری برای 25/1 و در ارتفاع 4500 متری برابر 3/1 می باشد). به این ترتیب برحسب اینکه در چه وقت از روز هدف مطالعه توان ابشی خورشید باشد مقدار آن متفاوت می باشد.

انرژی دریافتی توسط هادی تابعی است از مشخصه و شرایط سطح هادی، افزایش درجه حرارت هادی تحت تاثیر خورشید را می توان از رابطه زیر بدست آورد.

در این رابطه d قطر هادی برحسب اینچ و بقیه پارامترها مطابق تعاریف قبل            می باشند به این ترتیب به کمک این رابطه می توان افزایش درجه حرارت هادیها را در اثر تاثیر مستقیم خورشید بدست آورد.

2-1-3- جریان الکتریکی

عبور جریان الکتریکی از هادیها باعث ایجاد تلفات ژول و درنتیجه ایجاد گرما در آنها می گردد که این عمل باعث افزایش دمای هادیها می گردد. میزان ازدیاد درجه حرارت هادی بستگی به مقدار جریان عبوری دارد و هرچه بر مقدار آن افزوده گردد درجه حرارت هادی نیز افزایش می یابد اما از آنجا که جریان عبوری از هادیها نمی تواند بیش از حد مجاز باشد درنتیجه درجه حرارت هادی نیز در حد مجازی که سازندگان توجیه می نمایند محدود می گردد.

ضمنا جریان مجاز هادی عبارتست از ماکزیمم جریانی که عبورش از هادی هیچگونه تغییری در مشخصات مکانیکی و کارآیی آنی بوجود نیاورد.

درجه حرارت مجاز هادیها بستگی به جنس آنها دارد اما برای هادیهای آلومینوم- فولاد متداول در شبکه های برق رسانی کشور مقدار آن حدود 90 درجه سانتی گراد است، بنابراین باید تلاش گردد با کنترل جریان در حد مجاز حرارت هادیها را کنترل نمود. همانطور که قبلا اشاره شد، درجه حرارت هادیهای بی بار برحسب اینکه در چه منطقه ای واقع شده باشد متفاوت می باشد.

در مناطق گرمسیر که درجه حرارت محیط به 55درجه می رسد و خورشید تا 15 درجه سانتیگراد می تواند درجه حرارت هادیهای قطور را افزایش دهد، درجه حرارت هادیهای بی بار حدود 70درجه سانتیگراد می باشد اما درجه حرارت هادی در یک منطقه سردسیر ممکن است 45 تا 55درجه سانتیگراد افزایش یابد. پس اگر قرار باشد حداکثر درجه حرارت هادی در 90 درجه سانتیگراد مهار گردد با توجه به ارقام قبل در مناطق گرمسیر جریان مجاز باید در حدی محدود گردد که تنها 20 درجه سانتیگراد هادی را گرمتر نماید حال آنکه در مناطق سردسیر جریان می تواند تا 45 درجه سانتیگراد نیز هادی را گرمتر نماید. این مطلب نشان می دهد که برحسب اینکه خطوط انتقال در چه مناطقی نصب شوند دارای ظرفیت متفاوتی می باشند (جریان مجاز در مناطق سردسیر از مناطق گرمسیر به مراتب بیشتر است). مطالب فوق الذکر نشان می دهند که عبور جریان الکتریکی نیز فاکتور موثری است در افزایش مقاومت هادیها. درصد افزایش مقاومت تابعی است از شرایط بارگذاری الکتریکی که در رابطه بحث شده قبل جریان الکتریکی برحسب مورد می تواند مقاومت هادیها را 15 تا 25 درصد افزایش دهد که اگر این مطلب مورد توجه قرار نگیرد تلفات نیز به همین نسبت دچار خطا می شود.

برای محاسبه تاثیر جریان الکتریکی و مقدار مقاومت هادی ها می توان از رابطه زیر استفاده نمود:

در این روابط:

= افزایش درجه حرارت هادی در اثر عبور جریان I

I= جریان عبوری از هادیها به آمپر

= مقاومت هادی در درجه حرارت محیط (اهم بر فوت)

= درجه حرارت (درجه سانتی گراد)

D= قطر هادی برحسب اینچ

M= ثابتی برای هادیها که مقدار آن برای هادیهای ACSR برابر با 228 و برای هادی های مسی برابر با 234 است.

2-1-4- تاثیر فرکانس

به طور کلی هرچه فرکانس افزایش یابد جریان بیشتری از سطوح نزدیکتر به پوسته هادیها عبور می کند، درنتیجه مقاومت هادی افزایش می یابد چون سطح مقطع موثر آن در مقابل عبور جریان کم می شود. این مطلب که به اثر پوستی هادی مشهور است باعث می شود تا مقاومت AC هادیها، نسبت به مقاومت DC آنها افزایش یابد, این تغییرات برای هادیهائی با مقطع بالا مانند Martin-135lKCM حدود دو درصد می باشد، دما برای هادیهایی با مقاطع کم (نظیر هادی Oriole-336KCM یا مقاطع کوچکتر از آن)، مقاومت AC و DC هادیهای ACSR را می توان تقریبا معادل هم در نظر گرفت یا به عبارت دیگر در این سری محاسبات می توان از اثر پوستی در محاسبه مقاومت هادیها صرفنظر نمود. برای محاسبه مقدار مقاومت الکتریکی AC یک هادی در فرکانس f می توان از رابطه زیر استفاده کرد:

در این رابطه  مقاومت هادی در جریان DC و  مقاومت هادی در جریان AC می باشد، K نیز تابعی است از متغیر X که مقدار آن در جدول 1- پیوست آورده شده است و پارامتر X نیز از رابطه زیر بدست می آید:

 پرمابیلیته هادی می باشد که مقدار آن برای هادیهای غیرمغناطیسی برابر یک می باشد، لذا با جای گذاری مقادیر f و  مقدار X از رابطه زیر بدست می آید:

از بین هادیهای استاندارد کشور تا حد هادی Oriole مقاومت AC و DC تقریبا با هم برابرند (یا هادیهایی با قطرهای کمتر از 20 میلی متر) و برای مقاطع بزرگتر مقاومت AC هادی افزایش می یابد و وقتی قطر هادی به 36 میلی متر می رسد (بزرگترین مقطع هادی استاندارد) مقاومت AC حدود دو درصد بیشتر از حالت DC  می باشد.

2-1-5- تعیین درجه حرارت هادی

با توجه به آنچه گفته شده درجه حرارت محیط، تابش خورشید و جریان الکتریکی می توانند مقاومت هادیها را در حد وسیعی تغییر دهند، که نسبت ماکزیمم مقاومت نسبت به مقدار مینیمم آن ممکن است به حدود 6/1 هم برسد. اما در شرایط کار متعارف این رقم کمتر می باشد. بنابراین برای اینکه بتوان مطالعه را دقیق تر انجام داد باید به نکات زیر توجه نمود:

الف) درجه حرارت محیط

که بستگی به زمان و ساعت مطالعه دارد و چنانچه مطالعه و بر روی یک خط انتقال در شرابط پیک بار باشد باید دما در همان شرایط مدنظر قرار گیرد و ضمنا برای یک خط لزوما یک دمای مشخص در نظر نمی گیریم و می توان برحسب عبور خط از مناطق با شرایط اقلیمی متفاوت، متوسط دما را در نظر گرفت.

ب) تابش خورشید

فاکتور دیگر افزایش درجه حرارت هادی تحت تاثیر تابش مستقیم خورشید می باشد، که این افزایش در شب صفر و در ظهر شرعی ماکزیمم می باشد پس برحسب اینکه پیک مصرف یک منطقه در شب باشد یا روز محاسبات تلفات را تحت تاثیر قرار می دهد.

ج) جریان الکتریکی

جریان الکتریکی عاملی است که می تواند مقاومت هادیها را تا درصد بالایی افزایش دهد. در مورد شبکه های شعاعی امکان محاسبه جریان عبوری میسر می باشد ولی در شبکه های به هم پیوسته باید با اعمال تغییراتی در برنامه کامپیوتری پخش بار به این مهم دست یافت.

پاورپوینت آماده: بررسی انواع مبدل های حرارتی و کاربرد آنها - 22 اسلاید

فهرست 

1- اصول انتقال حرارت و انواع آنها 

2- معرفی ، طبقه بندی ،مقایسه و کاربرد مبدل های حرارتی براساس استاندارد TEMA

3- آشنائی با ساختار و اجزاء داخلی مبدل های حرارتی

 4- روش های تجربی طراحی مبدل های حرارتی

پاورپوینت آماده: مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی - 31 اسلاید

• نانو لوله‌های کربنی (CNTs) یک نوع آلوتروپ کربن هستند که  اخیراً کشف شده‌اند. آنها به شکل مولکول استوانه‌ای هستند و خواص شگفت انگیزی دارند که آنها را برای بکارگیری در بسیاری  از  کاربردهای نانوفناوری، الکترونیک، اپتیک و حوزه‌های دیگر علم مواد مناسب می سازد. آنها دارای استحکام خارق العاده‌ای بوده، خواص الکتریکی منحصر به فردی دارند، و هادی کارآمدی برای حرارت هستند.       •2004•محققین دانشگاه تسینقوا و دانشگاه ایالتی لوئیزیانا کاربرد نانولوله در لامپ‌های رشته‌ای، به جای فیلمان‌های تنگستنی را به نمایش گذاشتند. •مجله‌ی طبیعت عکس یک نانولوله‌ی منفرد تک دیواره به طول 4 سانتیمتر را چاپ کرد. •ملاحظه شد که تغییر ولتاژ اعمالی به یک نانولوله، باعث ساطع شدن نور در نقاط مختلف در طول آن می‌شود. •2005•یک نمونه نمایشگر نانولوله‌ای صفحه‌ی تخت 10 سانتیمتری با رزولوشن بالا به نمایش گذاشته شد. •دانشگاه کالیفرنیا دریافت که نانولوله‌های به شکل Y می‌توانند به صورت یک ترانزیستور عمل کنند. •جنرال الکتریک اعلام کرد که دیودهای نانولوله‌ای را ساخته است که دارای بهترین عملکرد هستند و مطابق دیود ایده‌آل تئوری رفتار می‌کنند. همچنین اثر فوتوولتائیک در دیود نانولوله‌ای مشاهده شد که می‌تواند به یک تحول عظیم در ساخت سلول‌های خورشیدی منجر گردد، کارایی آنها را بهبود بخشد و بهره‌وری اقتصادی آنها را افزون سازد. •صفحات نانولوله‌ای در ابعاد 5 در 100 سانتیمتر ساخته شدند. •کمپانی Applied Nanotech در تگزاس به همراه شش شرکت ژاپنی دیگر یک تلویزیون نمونه‌ی 25 اینچی نانولوله‌ای ساختند. •Tsinghua•    •در اشکال دیگر، مخروط‌های کربنی نیز دیده می‌شوند، این مخروط‌ها  از  کاهش تدریجی قطر، نه به دلیل نقص در دیواره، بلکه به خاطر تعداد پنج ضلعی‌های کمتر در درپوش انتهایی به وجود می‌آیند. •فولرایت •فولرایت شکل بسیار فشرده‌ی نانولوله است. نانولوله‌های تک دیواره پلاریزه شده نانولوله ی کربنی تک دیواره، یک دسته ی از  فولرایت‌ها هستند که سختی آنها در حد الماس است. •تروس یا حلقه‌ای •نانوتروس یک نانولوله‌ی کربنی است که به شکل یک حلقه خم شده است. نانوتروس‌ها خواص منحصر بفرد بسیاری دارند. مثلاً  مقدار مغناطیس آنها 1000 برابر بیشتر  از  آن است که برای برخی مواد دیگر انتظار می‌رود و بسیاری خواص دیگر همچون پایداری حرارتی و غیره که با شعاع حلقه و قطر لوله تغییر می‌کند، نیز دارا می باشد. •     •مواد پیشرفته•لباس رزم : MIT بر روی لباس‌های رزمی‌ای کار می‌کند که در آنها  از  الیاف فوق العاده قوی نانولوله‌های کربنی استفاده شده است. •بتن : آنها باعث افزایش مقاومت بتن و جلوگیری  از  نفوذ ترک‌ها می‌گردند. •پلی اتیلن : با افزودن نانولوله به پلی اتیلن قابلیت کشسانی آن تا 30% افزایش می‌یابد. •وسایل ورزشی : راکت‌های تنیس سبک‌تر و قوی‌تر، اجزای دوچرخه، توپ و چوب گلف و چوب بیسبال. •      

بررسی جامع مبدل های حرارتی و اصول طراحی آنها و آشنایی با نرم افزارهای طراحی مبدلها - 205 صفحه فایل ورد

فهرست مطالب

عنوان                                        صفحه

پیشگفتار3

دسته بندی مبدل های حرارتی5

بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم5

بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم6

بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم8

بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها9

اصول طراحی مبدل های حرارتی20

1- تعیین مشخصات فرآیند و طراحی24

2- طراحی حرارتی و هیدرولیکی28

3- طراحی مکانیکی33

4- ملاحظات مربوط به تولید و تخمین  هزینه ها37

5-  فاکتورهای لازم برای  سبک و سنگین کردن39

6-  طراحی بهینه40

7- سایر ملاحظات40

نرم افزار HTFS ( شبیه سازی و طراحی مبدل های حرارتی )41

TASC، طراحی حرارتی ، بررسی عملکرد و شبیه سازی مبدلهای پوسته و لوله42

FIHR، شبیه سازی کوره ها با سوخت گاز و مایع42

MUSE، شبیه سازی مبدلهای صفحه ای پره دار43

TICP، محاسبه عایقکاری حرارتی43

PIPE، طراحی، پیش بینی و بررسی عملکرد خطوط لوله44

ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک44

FRAN، بررسی و شبیه سازی مبدلهای نیروگاهی45

TASC، طراحی حرارتی ، بررسی و شبیه سازی مبدلهای حرارتی پوسته و لوله46

توانایی ها46

کاربرد در فرآیند47

مشخصات فنی و توانایی ها48

خواص فیزیکی49

بررسی ارتعاش ناشی از جریان49

خروجی50

ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک52

طراحی52

کاربرد در فرآیند53

مشخصات فنی و توانایی54

نتایج خروجی56

PIPESYS ، شبیه سازی خطوط لوله58

امکانات و توانایی ها59

نمونه هایی از کاربرد PIPESYS در عمل60

نرم افزار Aspen B-jac61

آشنایی با نرم افزار Aspen Hetran63

نحوه کار نرم افزار  Hetranدر حالت طراحی65

محیط نرم افزار Aspen Hetran72

تعریف مساله ( Problem Definition )73

اطلاعات خواص فیزیکی ( Physical property data )83

ساختار مبدل ( Exchanger Geometry )94

داده های طراحی (  Design Data)106

تنظیمات برنامه ( Program Options )113

نتایج ( Results )117

خلاصه وضعیت طراحی118

خلاصه وضعیت حرارتی121

خلاصه وضعیت مکانیکی125

جزئیات محاسبه ( Calculation Details )127

آشنایی با نرم افزار Aerotran129

روش های طراحی نرم افزار Aerotran131

آشنایی با نرم افزار  Teams133

برنامه Props136

برنامه Qchex138

برنامه Ensea140

برنامه Metals142

برنامه  Primetal144

برنامه Newcost147

منابع و مواخذ149

پیش گفتار

مبدل های حرارتی تقریباً پرکاربرترین عضو در فرآیندهای شیمیایی اند و می توان آن ها را در بیشتر واحدهای صنعتی ملاحظه کرد. آنها وسایلی هستند که امکان انتقال انرژی گرمایی  بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف را فراهم می کنند. این عملیات می تواند بین مایع- مایع ، گاز- گاز و یا گاز- مایع انجام شود. مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایین تر و یا هر دو مورد استفاده قرار می گیرند.

مبدل های حرارتی در محدوده وسیعی از کاربردها استفاده می شوند . این کاربردهای شامل  نیروگاه ها ، پالایشگاه ها ، صنایع پتروشیمی، صنایع ساخت و تولید ، صنایع فرآیندی ، صنایع غذایی و دارویی ، صنایع ذوب فلز ، گرمایش ، تهویه مطبوع ، سیستم های تبرید و کاربردهای فضایی میباشند. مبدل های حرارتی در دستگاه های مختلف نظیر دیگ بخار ، مولد بخار ، کندانسور، اواپراتور، تبخیر کننده ها ، برج خنک کن ، پیش گرم کن فن کویل ، خنک کن و گرم کن روغن ، رادیاتور ها ، کوره ها و ... کاربرد فراوان دارند.                  

 صنایع بسیاری در طراحی انواع مبدل های حرارتی فعالیت دارند و هم چنین ، دروس متعددی در کالج ها و دانشگاه ها با نام های گوناگون در طراحی مبدل های حرارتی ارائه     می گردد. محاسبات مربوط به مبدل ها کاری طولانی و گاهی خسته کننده است. مثلاً طراحی یک مبدل برای یک عملیات به خصوص نیاز به حدس های زیادی دارد که با استفاده از آن ها و طبق استانداردها می توان اندازه های یک مبدل مناسب را پیدا کرد. اما با استفاده از     برنامه های کامپیوتری تمام این محاسبات توسط کامپیوتر انجام میشود و طراح برای طراحی تنها باید شرایط عملیاتی و خواص سیالات حاضر در عملیات را وارد کند. نرم افزارهای  Aspen B-jac و  HTFS از این موارد هستند. این نرم افزارها شامل برنامه هایی می شوند که توانایی انجام چنین محاسباتی را دارند.

در این تحقیق ابتدا توضیحاتی در مورد مبدل های حرارتی و اصول طراحی آنها بیان گردیده و در ادامه به معرفی و آشنایی با چند نرم افزار طراحی مبدلها پرداخته شده است.

دسته بندی مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی را می توان از جنبه های مختلف دسته بندی کرد :

بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرمبر اساس جهت جریان سیال سرد و گرمبر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرمبر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدلها

بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم

1- مبدل های حرارتی نوع Recuperative

در این مبدل سیال سرد و گرم توسط یک سطح جامد ثابت از یکدیگر جدا شده اند و انتقال از طریق سطح مذکور صورت می گیرد. اکثر مبدل های موجود در صنعت از این دسته هستند.

2- مبدل های حرارتی نوع Regenerative

در این مبدل ، سطح جدا کننده سیال سرد و گرم ثابت نبوده و به طور متناوب قسمت هایی از سطح مذکور در معرض حرکت سیال سرد یا گرم قرار می گیرند. این نوع مبدل ها بیشتر در مقیاس های آزمایشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند.

3- مبدل های حرارتی نوع تماس مستقیم

در این نوع مبدل های حرارتی ، سیال سرد و گرم به طور مستقیم تماس حاصل نموده ( هیچ دیواره ای بین جریانهای سرد و گرم وجود ندارد ) و تبادل انرژی یا حرارت انجام می گیرد. در مبدل های تماس مستقیم ، جریانها ، دو مایع غیر قابل اختلاط و یا یک گاز و یک مایع هستند. این مبدل ها معمولا از راندمان حرارتی بالایی برخوردارند. نمونه ای از این مبدل ها ، برج های خنک کن ، کولرهای آبی و گرم کن های Open Feed Water Heater موجود در نیروگاه های بخار می باشند .

بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم

بر این اساس مبدل های حرارتی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند :

الف- مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو

مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو

ج - مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم

الف-  مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو

در این نوع مبدل ها جریان سرد و گرم موازی یکدیگر و جهت جریان سیال گرم و سرد آن ها موافق یکدیگر می باشند. یعنی دو جریان سیال ، از یک انتها به مبدل وارد می شوند و هر دو در یک جهت جریان می یابند و از انتهای دیگر خارج می شوند. نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که دمای سیال سرد خروجی از مبدل هیچگاه به دمای سیال گرم خروجی نمی رسد. نزدیک شدن مقدار عددی دو دمای مذکور مستلزم بکارگیری سطح انتقال حرارت موثر بسیار بزرگی می باشد.

ب-  مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو

در شرایطی که جریان سیال سرد و گرم موازی یکدیگر و در خلاف جهت هم باشد مبدل را جریان غیر همسو می نامند. باید توجه داشت در این نوع مبدل ها امکان افزایش دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد. این مبدلها در شرایط یکسان از سطح انتقال حرارت کمتری نسبت به مبدل های همسو برخوردار هستند.

ج- مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم

در این نوع مبدل ها جهت جریان های سرد و گرم عمود بر هم می باشند. به عنوان متداول ترین نمونه می توان از رادیاتور اتومبیل نام برد. در آرایش جریان عمود بر هم ، بسته به طراحی ، جریان  مخلوط یا غیر مخلوط نامیده می شود. سیال داخل لوله ها چون اجازه حرکت در راستای عرضی را نخواهد داشت غیر مخلوط است. سیال بیرونی برای لوله های بی پره مخلوط است چون امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد و برای لوله های پره دار غیر مخلوط است زیرا وجود پره ها مانع از جریان آن در جهتی عمود بر جهت اصلی جریان می شود.

بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم

مبدل های حرارتی بر طبق مکانیزم انتقال گرما ، می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند :

1- جابجایی یک فاز در هر دو سمت

2- جابجایی یک فاز در یک سمت ، جابجایی دو فاز در سمت دیگر

3- جابجایی دو فاز در هر دو سمت

در مبدل های حرارتی از قبیل اکونومایزرها ( مبدل هایی که در آن سیال از شرایط مایع مادون اشباع بسمت شرایط مایع اشباع می رود) و گرمکن های هوا در دیگ بخار ، خنک کن های میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای ، رادیاتور خودروها ، ژنراتورها ، خنک کن های روغن ، گرم کن های مورد استفاده در گرمایش اطاقها و غیره ، در هر دو سمت سیال سرد و گرم ، انتقال گرما از طریق جابجایی یک فاز اتفاق می افتد. چگالنده ها ، دیگ های بخار و