👤 Mahmoud Mirzazadeh
🔹 در چه منطقه ای می توان از cooling tower استفاده کرد :
بر اساس داده های هواشناسی منطقه حداکثر دمای حباب مرطوب (wet bulb) منطقه با فراوانی 98 درصد اوقات را استخراج کنید یعنی دمای حباب مرطوبی که در 98 درصد اوقات پایینتر از اون حد باشد
مثلا در 98 درصد ایام سال در بندرعباس دمای حباب مرطوب زیر 32 درجه سانتیگراد هست
حالا اگر در اون منطقه کولینگ تاور نصب کنیم با اختلاف دمای نزدیکی (Approach) 3 درجه سانتیگراد بالاترین دمای آب کولینگ قابل استحصال در آن منطقه میشه دمای حباب مرطوب بعلاوه اختلاف دمای نزدیکی 3 درجه
Maximum Cooling Water Temp=
Wet Bulb + 3 'C
حالا اگر این حداکثر دمای آب کولینگ محاسبه شده از رابطه بالا مناسب برای شبکه مبدل های حرارتی باشد در آن منطقه نصب کولینگ تاور برای تامین آب کولینگ امکان پذیر هست
در مثال بندر عباس
32+3=35
یعنی در 98 درصد اوقات دمای آب خنک تولیدی توسط کولینگ تاور در این منطقه زیر 35 درجه سانتیگراد خواهد بود
حالا اگر در شبکه مبدل های حرارتی طراحی بر اساس آب خنک ورودی 35 درجه و خروجی 45 درجه انجام بشه نصب کولینگ تاور در اون منطقه امکان پذیر هست
جمع بندی:
در هر منطقه ای که در 98 درصد اوقات دمای حباب مرطوب منطقه کوچکتر مساوی 32 درجه باشد نصب کولینگ تاور اقتصادی و میسر هست با 3 درجه اختلاف دمای نزدیکی و با دمای آب خنک 35 در ورودی شبکه مبدل و 45 در برگشت از شبکه
نکته:
اشتباه رایج در محاسبه حداکثر دمای حباب مرطوب این هست که اکثرا میرن حداکثر دمای حباب خشک را و حداکثر درصد رطوبت نسبی منطقه را استخراج میکنن و بعد با این دو عدد دمای حباب مرطوب را استخراج میکنن در حالیکه لزوما در زمانی که حداکثر دمای خشک داشتیم حداکثر رطوبت نسبی نداریم، لذا حتما باید بر اساس داده های هواشناسی تغییرات دمای حباب مرطوب در طول ایام سال استخراج بشه و دمای حباب مرطوبی که در 98 درصد ایام پایینتر از اون قرار داریم استخراج بشه، یعنی مثلا میبینیم در دو درصد مواقع دمای حباب مرطوب 39 درجه هم ثبت شده اما در 98 درصد ایام سال دمای حباب مرطوب زیر 32 درجه بوده، این 32 ملاک طراحی کولینگ تاور هست نه اون 39 که فقط در دو درصد ایام سال وجود داره.
در خیلی از مناطق مثل عسلویه و بندرعباس تصور اولیه این بود به علت شرجی بودن هوا امکان نصب کولینگ تاور نیست اما بررسی های مفصلی که شرکت سازه پردازی ایران روی داده های هواشناسی انجام داد نشون داد در این مناطق در 98-99 درصد اوقات دمای حباب مرطوب کمتر از 32 درجه است ولذا نصب کولینگ تاور امکان پذیر هست و بر همین اساس در طرح توسعه پالایشگاه بندرعباس از کولینگ تاور با میکاپ آب دریا استفاده شد و در پلنت های شمال کریدور فاز دو پتروشیمی در عسلویه نیز کولینگ تاور مبنای تامین آب کولینگ قرار گرفت.
❓این عدد 32 درجه سانتی گراد از کجا آمده؟
معمولا طراحی شبکه مبدل ها بر اساس دمای آب خنک ورودی 35 درجه به مبدل هست که طبیعتا نیاز به دمای حباب مرطوب کوچکتر مساوی 32 درجه داره،( با فرض 3 درجه اختلاف دمای نزدیکی)
لذا هرجا دما حباب مرطوب زیر 32 باشه دمای آب کولینگ 35 با کولینگ تاور قابل تأمین هست
البته اگه دمای طراحی شبکه مبدلها عدد دیگه ای باشه با کسر سه درجه از اون دمای حباب مرطوب مورد نیاز به سادگی قابل محاسبه هست.
اگه در ۹۸ درصد مواقع دمای حباب مرطوب زیر 32 درجه نباشد کولینگ تاور گزینه مناسبی نیست و سایر روشهای کولینگ باید استفاده بشه.
دمای آب برگشتی از مبدل ها 10-15 درجه بالای دمای اب خنک تولیدی در کولینگ تاور هست.
اگه مثلا دمای آب کولینگ 35 باشد دمای آب برگشتی 45-50 درجه هست.
معمولا طراحی کولینگ تاور بر اساس
Range = 10 - 15 'C
Approach= 3 'C
انجام میشه.
📲کانال : @processpiping
🔹 در چه منطقه ای می توان از cooling tower استفاده کرد :
بر اساس داده های هواشناسی منطقه حداکثر دمای حباب مرطوب (wet bulb) منطقه با فراوانی 98 درصد اوقات را استخراج کنید یعنی دمای حباب مرطوبی که در 98 درصد اوقات پایینتر از اون حد باشد
مثلا در 98 درصد ایام سال در بندرعباس دمای حباب مرطوب زیر 32 درجه سانتیگراد هست
حالا اگر در اون منطقه کولینگ تاور نصب کنیم با اختلاف دمای نزدیکی (Approach) 3 درجه سانتیگراد بالاترین دمای آب کولینگ قابل استحصال در آن منطقه میشه دمای حباب مرطوب بعلاوه اختلاف دمای نزدیکی 3 درجه
Maximum Cooling Water Temp=
Wet Bulb + 3 'C
حالا اگر این حداکثر دمای آب کولینگ محاسبه شده از رابطه بالا مناسب برای شبکه مبدل های حرارتی باشد در آن منطقه نصب کولینگ تاور برای تامین آب کولینگ امکان پذیر هست
در مثال بندر عباس
32+3=35
یعنی در 98 درصد اوقات دمای آب خنک تولیدی توسط کولینگ تاور در این منطقه زیر 35 درجه سانتیگراد خواهد بود
حالا اگر در شبکه مبدل های حرارتی طراحی بر اساس آب خنک ورودی 35 درجه و خروجی 45 درجه انجام بشه نصب کولینگ تاور در اون منطقه امکان پذیر هست
جمع بندی:
در هر منطقه ای که در 98 درصد اوقات دمای حباب مرطوب منطقه کوچکتر مساوی 32 درجه باشد نصب کولینگ تاور اقتصادی و میسر هست با 3 درجه اختلاف دمای نزدیکی و با دمای آب خنک 35 در ورودی شبکه مبدل و 45 در برگشت از شبکه
نکته:
اشتباه رایج در محاسبه حداکثر دمای حباب مرطوب این هست که اکثرا میرن حداکثر دمای حباب خشک را و حداکثر درصد رطوبت نسبی منطقه را استخراج میکنن و بعد با این دو عدد دمای حباب مرطوب را استخراج میکنن در حالیکه لزوما در زمانی که حداکثر دمای خشک داشتیم حداکثر رطوبت نسبی نداریم، لذا حتما باید بر اساس داده های هواشناسی تغییرات دمای حباب مرطوب در طول ایام سال استخراج بشه و دمای حباب مرطوبی که در 98 درصد ایام پایینتر از اون قرار داریم استخراج بشه، یعنی مثلا میبینیم در دو درصد مواقع دمای حباب مرطوب 39 درجه هم ثبت شده اما در 98 درصد ایام سال دمای حباب مرطوب زیر 32 درجه بوده، این 32 ملاک طراحی کولینگ تاور هست نه اون 39 که فقط در دو درصد ایام سال وجود داره.
در خیلی از مناطق مثل عسلویه و بندرعباس تصور اولیه این بود به علت شرجی بودن هوا امکان نصب کولینگ تاور نیست اما بررسی های مفصلی که شرکت سازه پردازی ایران روی داده های هواشناسی انجام داد نشون داد در این مناطق در 98-99 درصد اوقات دمای حباب مرطوب کمتر از 32 درجه است ولذا نصب کولینگ تاور امکان پذیر هست و بر همین اساس در طرح توسعه پالایشگاه بندرعباس از کولینگ تاور با میکاپ آب دریا استفاده شد و در پلنت های شمال کریدور فاز دو پتروشیمی در عسلویه نیز کولینگ تاور مبنای تامین آب کولینگ قرار گرفت.
❓این عدد 32 درجه سانتی گراد از کجا آمده؟
معمولا طراحی شبکه مبدل ها بر اساس دمای آب خنک ورودی 35 درجه به مبدل هست که طبیعتا نیاز به دمای حباب مرطوب کوچکتر مساوی 32 درجه داره،( با فرض 3 درجه اختلاف دمای نزدیکی)
لذا هرجا دما حباب مرطوب زیر 32 باشه دمای آب کولینگ 35 با کولینگ تاور قابل تأمین هست
البته اگه دمای طراحی شبکه مبدلها عدد دیگه ای باشه با کسر سه درجه از اون دمای حباب مرطوب مورد نیاز به سادگی قابل محاسبه هست.
اگه در ۹۸ درصد مواقع دمای حباب مرطوب زیر 32 درجه نباشد کولینگ تاور گزینه مناسبی نیست و سایر روشهای کولینگ باید استفاده بشه.
دمای آب برگشتی از مبدل ها 10-15 درجه بالای دمای اب خنک تولیدی در کولینگ تاور هست.
اگه مثلا دمای آب کولینگ 35 باشد دمای آب برگشتی 45-50 درجه هست.
معمولا طراحی کولینگ تاور بر اساس
Range = 10 - 15 'C
Approach= 3 'C
انجام میشه.
📲کانال : @processpiping
👤 @sohrabi6641
🔹تشخیص وضعیت سوختن مناسب شعله:
خام سوزی زمانی رخ می دهد که میزان سوخت وارد شده به مشعل نسبت به اکسیژن وارد شده به آن بیشتر است و بنابراین مشعل موتورخانه دچار کمبود اکسیژن شده و مقداری از سوخت ها به صورت خام مانده و نمی سوزند. خام سوزی علاوه بر این که باعث اتلاف انرژی و سوخت می شود باعث می شود که بوی خام سوزی در موتورخانه ایجاد شود.
چگونه خامسوزی را تشخیص دهیم:
راحت ترین روش پیدا کردن علت خامسوزی مشعل بوی بد آن است. اگر بوی گاز همراه با سوزش بینی همراه باشد به این معنی است که میزان اکسیژن مشعل متناسب با سوخت مشعل نیست. در حالتی که مشعل در حالت خام سوزی است شعله معمولا به صورت زرد رنگ است و به صورت پخش شده است و باعث دوده زدن می شود.
انواع شعله:
مطابق شکل بالا 👆🏻👆🏻👆🏻👆🏻انواع شعله را مشاهده می کنید که وقتی شعله احیا است خام سوزی رخ می دهد. همچنین شعله اکسید هم برای مشعل مناسب نیست و برای تنظیم مشعل می بایست شعله خنثی باشد.
نحوه رفع خام سوزی مشعل چگونه است:
همان گونه که مشخص است، برای این که بخواهیم خامسوزی مشعل از بین ببریم می بایست دو عامل اکسیژن و سوخت را با یکدیگر متناسب کنیم که دو راه پیش رو داریم:
میزان سوخت را کم کنیم: به وسیله شیر موجود روی مشعل میزان گاز ورودی به آن را کم کرده تا میزان سوخت کمتری وارد مشعل شود.
میزان اکسیژن مشعل را افرایش می دهیم: برای این کار می بایست میزان هوای ورودی را به کمک دمپر مشعل افزایش می دهیم. با توجه به این که دمپر برقی یا دستی باشد پره های آن را چرخانده تا هوای بیشتری وارد مشعل شود.
بنابراین پس از تنظیم این دو پارامتر می بایست ایجاد بوی خام سوزی قطع شود. طول شعله ایجاد شده مشعل می بایست با اندازه ¾ طول دیگ باشد و رنگ شعله به صورت زرد با رگه های آبی باشد. در این صورت می توانیم مطمئن باشیم که مشعل در حالت تنظیم است.
حالتی هم وجود دارد که عکس خام سوزی است. یعنی میزان سوخت پایین است. در این حالت سوزش چشم ها اتفاق می افتد و اصلاحا شعله اکسید است. شعله اکسید کوتاه و تیز است و آبی رنگ می باشد. برای رفع این مشکل می بایست عکس خام سوزی عمل کنیم. یعنی مقدار اکسیژن را کم کرده و شیر گاز شهری را باز کرده تا گاز بیشتری وارد مشعل شود.
📲کانال @processpiping
🔹تشخیص وضعیت سوختن مناسب شعله:
خام سوزی زمانی رخ می دهد که میزان سوخت وارد شده به مشعل نسبت به اکسیژن وارد شده به آن بیشتر است و بنابراین مشعل موتورخانه دچار کمبود اکسیژن شده و مقداری از سوخت ها به صورت خام مانده و نمی سوزند. خام سوزی علاوه بر این که باعث اتلاف انرژی و سوخت می شود باعث می شود که بوی خام سوزی در موتورخانه ایجاد شود.
چگونه خامسوزی را تشخیص دهیم:
راحت ترین روش پیدا کردن علت خامسوزی مشعل بوی بد آن است. اگر بوی گاز همراه با سوزش بینی همراه باشد به این معنی است که میزان اکسیژن مشعل متناسب با سوخت مشعل نیست. در حالتی که مشعل در حالت خام سوزی است شعله معمولا به صورت زرد رنگ است و به صورت پخش شده است و باعث دوده زدن می شود.
انواع شعله:
مطابق شکل بالا 👆🏻👆🏻👆🏻👆🏻انواع شعله را مشاهده می کنید که وقتی شعله احیا است خام سوزی رخ می دهد. همچنین شعله اکسید هم برای مشعل مناسب نیست و برای تنظیم مشعل می بایست شعله خنثی باشد.
نحوه رفع خام سوزی مشعل چگونه است:
همان گونه که مشخص است، برای این که بخواهیم خامسوزی مشعل از بین ببریم می بایست دو عامل اکسیژن و سوخت را با یکدیگر متناسب کنیم که دو راه پیش رو داریم:
میزان سوخت را کم کنیم: به وسیله شیر موجود روی مشعل میزان گاز ورودی به آن را کم کرده تا میزان سوخت کمتری وارد مشعل شود.
میزان اکسیژن مشعل را افرایش می دهیم: برای این کار می بایست میزان هوای ورودی را به کمک دمپر مشعل افزایش می دهیم. با توجه به این که دمپر برقی یا دستی باشد پره های آن را چرخانده تا هوای بیشتری وارد مشعل شود.
بنابراین پس از تنظیم این دو پارامتر می بایست ایجاد بوی خام سوزی قطع شود. طول شعله ایجاد شده مشعل می بایست با اندازه ¾ طول دیگ باشد و رنگ شعله به صورت زرد با رگه های آبی باشد. در این صورت می توانیم مطمئن باشیم که مشعل در حالت تنظیم است.
حالتی هم وجود دارد که عکس خام سوزی است. یعنی میزان سوخت پایین است. در این حالت سوزش چشم ها اتفاق می افتد و اصلاحا شعله اکسید است. شعله اکسید کوتاه و تیز است و آبی رنگ می باشد. برای رفع این مشکل می بایست عکس خام سوزی عمل کنیم. یعنی مقدار اکسیژن را کم کرده و شیر گاز شهری را باز کرده تا گاز بیشتری وارد مشعل شود.
📲کانال @processpiping
GS ECP 103(Process sizing criteria).pdf
196.7 KB
ء📒 spec شرکت TOTAL مربوط به سایزینگ خطوط و تجهیزات
Design Pressure
Design Temperature
Design pump
Vessle sizing
Heat exchangers
Pipe sizing
📲کانال : @processpiping
Design Pressure
Design Temperature
Design pump
Vessle sizing
Heat exchangers
Pipe sizing
📲کانال : @processpiping
👍1
👤 @Lost_but_WON
✍ مبدل های حرارتی:
مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله رایج ترین نوع مبدل‌های حرارتی در صنایع شیمیایی می‌باشند. ساده ترین نوع این مبدلها، آرایش 1-1 (یک گذر و یک پوسته) است و از بین تمام انواع مبدل‌های پوسته و لوله، جریان سیال‌ها فقط در 1-1 به حالت ناهمسو نزدیکتر می‌باشد. با آنکه برای بار حرارتی و ضریب کلی انتقال حرارت مشخص، مبدل‌های1-1 کمترین سطح انتقال حرارت را دارا می‌باشند.
اما این نوع مبدلها چند نقطه ضعف اساسی نیز دارند:
1- دسته لوله‌ها را نمی‌توانید به راحتی و جهت شستشوهای فیزیکی یا شیمیایی از داخل پوسته خارج کرد.
2- با توجه به ثابت بودن دسته لوله، انبساط جزئی پوسته و لوله به مبدل آسیب می‌رساند.
3- در اين نوع مبدلها، تقاطع دمايي (Temperature Cross) نباید وجود داشته باشد. (اگر دمای جریان سرد خروجی از دمای جریان گرم خروجی بیشتر باشد در مبدل تقاطع دمایی داریم که این حالت بازیافت انرژی را افزایش می‌دهد و برای رسیدن به‌این شرایط باید تعداد پوسته‌ها را افزایش داد) .
🔰 آرایش‌های دیگری برای لوله در داخل پوسته‌ها وجود دارد که رایج ترین آنها 2-1 (یک پوسته و دو گذر لوله) می‌باشد. در قسمتي از جريان بصورت همسو و در قسمتي ديگر بصورت ناهمسو است. بنابراین افزايش تعداد گذرها باعث انحراف از حالت ناهمسو مي‌شود و برای تعیین سطح مبدل از رابطه Q=UA DTLMTD نمي‌توان استفاده كرد. برای در نظر گرفتن انحراف مبدل از حالت ایده آل، ضريب تصحيح FT (عددی بین 0 و 1) در آن معادله اعمال شده و بصورت Q=FT UA DTLMTD بیان می شود. مبدل‌های حرارتی چند گذر (Multi Pass) معمولا بر مبنای قاعده سرانگشتی FT >= 0.75 طراحی می‌شوند که در‌این حالت، مبدلها نسبت به تغییر شرایط فرآیندی حساس هستند. بعلاوه در‌اینگونه مبدلها تعداد پوسته با سعی و خطا تعیین می‌گردد. اما می‌توان با روش مناسبتری طراحی مبدل و تعیین تعداد پوسته‌ها را انجام داد.این روش با اصول صنعتی مطابقت داشته و برای مقدار مشخصی از بار حرارتی و ضریب کلی انتقال حرارت، بدلیل تقسیم بار حرارتي به FT، مبدل 2-1 سطح بیشتری نسبت به 1-1 دارد.
ولی مبدل 2-1 مزیت‌های صنعتی زیادی دارد. برخی از این مزیت‌ها عبارتند از:
1- قابلیت انبساط حرارتی
2- ضریب انتقال حرارت مناسب برای سیال داخل تیوب بدلیل سرعت بالا
3- ساده بودن شستشوی فیزیکی یا شیمیایی
بنابراین مبدل 2-1 کاربرد بیشتری نسبت به آرایش‌های دیگر دارد و توسعه بیشتری نیز پیدا کرده است. اما در بعضی شرایط فرآیندی، حالاتی به وجود می‌آید که برای مبدل 2-1 مقدار FT بطور غیر قابل قبولی کاهش می‌یابد. در‌این شرایط، طراحان نوع دیگری از پوسته و لوله یا آرایش چند پوسته را بررسی و انتخاب می‌کنند. اگر آرایش چند پوسته لازم باشد، معمولا از روش حدس و خطای افزایش تعداد پوسته‌ها تا رسیدن به FT مناسب برای هر پوسته استفاده می‌گردد.
🔰 برای مبدل‌های 2-1 می‌توان 3 حالت مختلف را در نظر گرفت:
1- دماي نهايي جريان گرم از دماي نهايي جريان سرد بيشتر می‌باشد:
در‌این حالت طراحي مبدل ساده است و اين فرآيند را مي توان در يك پوسته نيز انجام داد. به عبارت دیگر مقدار Temperature Approach در کل مبدل وجود دارد.
2- دماي نهايي جريان گرم کمی‌کمتر از دماي نهايي جريان سرد می‌باشد و در مبدل تقاطع دمایی وجود دارد:
در‌این حالت نیز مشابه حالت اول طراحي اين مبدل ساده است و اين فرآيند را مي‌توان در يك پوسته انجام داد.
3- با افزایش تقاطع دمایی، وارونگی موضعی انتقال حرارت (Local reversal of heat flow) در بعضی از قسمت‌های مبدل بوجود می‌آید : که انجام اين فرآيند در يك پوسته را غیر ممکن می‌سازد و باید طراحی 2-1 را تغییر داد.
🔰 از مقایسه حالات 2 و 3 این سوال مطرح میشود که تقاطع دمایی قابل قبول در یک پوسته تا چه حد مجاز است که در صورت افزایش آن تعداد پوسته‌ها را نیز باید افزایش داد؟ لازم به یادآوریست قاعده FT >= 0.75 سرانگشتي است و براي طراحي مناسب مبدل، به تنهايي كفايت نمي‌كند.
ضریب تصحیح FT با استفاده از پارامترهای R و P محاسبه میشود. اگر برای مقدار مشخص P نتوان مقدار R را تعیین کرد و بالعکس، ضریب تصحیح FT منفی میشود. ولی مقدار مثبت آن نیز به تنهایی برای طراحی مبدل کفایت نمی‌کند.
✍ مبدل های حرارتی:
مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله رایج ترین نوع مبدل‌های حرارتی در صنایع شیمیایی می‌باشند. ساده ترین نوع این مبدلها، آرایش 1-1 (یک گذر و یک پوسته) است و از بین تمام انواع مبدل‌های پوسته و لوله، جریان سیال‌ها فقط در 1-1 به حالت ناهمسو نزدیکتر می‌باشد. با آنکه برای بار حرارتی و ضریب کلی انتقال حرارت مشخص، مبدل‌های1-1 کمترین سطح انتقال حرارت را دارا می‌باشند.
اما این نوع مبدلها چند نقطه ضعف اساسی نیز دارند:
1- دسته لوله‌ها را نمی‌توانید به راحتی و جهت شستشوهای فیزیکی یا شیمیایی از داخل پوسته خارج کرد.
2- با توجه به ثابت بودن دسته لوله، انبساط جزئی پوسته و لوله به مبدل آسیب می‌رساند.
3- در اين نوع مبدلها، تقاطع دمايي (Temperature Cross) نباید وجود داشته باشد. (اگر دمای جریان سرد خروجی از دمای جریان گرم خروجی بیشتر باشد در مبدل تقاطع دمایی داریم که این حالت بازیافت انرژی را افزایش می‌دهد و برای رسیدن به‌این شرایط باید تعداد پوسته‌ها را افزایش داد) .
🔰 آرایش‌های دیگری برای لوله در داخل پوسته‌ها وجود دارد که رایج ترین آنها 2-1 (یک پوسته و دو گذر لوله) می‌باشد. در قسمتي از جريان بصورت همسو و در قسمتي ديگر بصورت ناهمسو است. بنابراین افزايش تعداد گذرها باعث انحراف از حالت ناهمسو مي‌شود و برای تعیین سطح مبدل از رابطه Q=UA DTLMTD نمي‌توان استفاده كرد. برای در نظر گرفتن انحراف مبدل از حالت ایده آل، ضريب تصحيح FT (عددی بین 0 و 1) در آن معادله اعمال شده و بصورت Q=FT UA DTLMTD بیان می شود. مبدل‌های حرارتی چند گذر (Multi Pass) معمولا بر مبنای قاعده سرانگشتی FT >= 0.75 طراحی می‌شوند که در‌این حالت، مبدلها نسبت به تغییر شرایط فرآیندی حساس هستند. بعلاوه در‌اینگونه مبدلها تعداد پوسته با سعی و خطا تعیین می‌گردد. اما می‌توان با روش مناسبتری طراحی مبدل و تعیین تعداد پوسته‌ها را انجام داد.این روش با اصول صنعتی مطابقت داشته و برای مقدار مشخصی از بار حرارتی و ضریب کلی انتقال حرارت، بدلیل تقسیم بار حرارتي به FT، مبدل 2-1 سطح بیشتری نسبت به 1-1 دارد.
ولی مبدل 2-1 مزیت‌های صنعتی زیادی دارد. برخی از این مزیت‌ها عبارتند از:
1- قابلیت انبساط حرارتی
2- ضریب انتقال حرارت مناسب برای سیال داخل تیوب بدلیل سرعت بالا
3- ساده بودن شستشوی فیزیکی یا شیمیایی
بنابراین مبدل 2-1 کاربرد بیشتری نسبت به آرایش‌های دیگر دارد و توسعه بیشتری نیز پیدا کرده است. اما در بعضی شرایط فرآیندی، حالاتی به وجود می‌آید که برای مبدل 2-1 مقدار FT بطور غیر قابل قبولی کاهش می‌یابد. در‌این شرایط، طراحان نوع دیگری از پوسته و لوله یا آرایش چند پوسته را بررسی و انتخاب می‌کنند. اگر آرایش چند پوسته لازم باشد، معمولا از روش حدس و خطای افزایش تعداد پوسته‌ها تا رسیدن به FT مناسب برای هر پوسته استفاده می‌گردد.
🔰 برای مبدل‌های 2-1 می‌توان 3 حالت مختلف را در نظر گرفت:
1- دماي نهايي جريان گرم از دماي نهايي جريان سرد بيشتر می‌باشد:
در‌این حالت طراحي مبدل ساده است و اين فرآيند را مي توان در يك پوسته نيز انجام داد. به عبارت دیگر مقدار Temperature Approach در کل مبدل وجود دارد.
2- دماي نهايي جريان گرم کمی‌کمتر از دماي نهايي جريان سرد می‌باشد و در مبدل تقاطع دمایی وجود دارد:
در‌این حالت نیز مشابه حالت اول طراحي اين مبدل ساده است و اين فرآيند را مي‌توان در يك پوسته انجام داد.
3- با افزایش تقاطع دمایی، وارونگی موضعی انتقال حرارت (Local reversal of heat flow) در بعضی از قسمت‌های مبدل بوجود می‌آید : که انجام اين فرآيند در يك پوسته را غیر ممکن می‌سازد و باید طراحی 2-1 را تغییر داد.
🔰 از مقایسه حالات 2 و 3 این سوال مطرح میشود که تقاطع دمایی قابل قبول در یک پوسته تا چه حد مجاز است که در صورت افزایش آن تعداد پوسته‌ها را نیز باید افزایش داد؟ لازم به یادآوریست قاعده FT >= 0.75 سرانگشتي است و براي طراحي مناسب مبدل، به تنهايي كفايت نمي‌كند.
ضریب تصحیح FT با استفاده از پارامترهای R و P محاسبه میشود. اگر برای مقدار مشخص P نتوان مقدار R را تعیین کرد و بالعکس، ضریب تصحیح FT منفی میشود. ولی مقدار مثبت آن نیز به تنهایی برای طراحی مبدل کفایت نمی‌کند.
🔹 به عنوان مثال دو طراحي A و B را درنظر بگیرید. در هر دو طراحي FT = 0.75 مي‌باشد. برای بررسی این طراحی‌ها، تغییر دماهای ورودی یا شدت جریان‌ها مطالعه می‌شوند. اگر دماي جريان سرد ورودي به مبدل در طراحي A به اندازه 8 تا 14- درجه سانتی گراد تغییر کند مقدار FT بين 0.7 و 0.8 نوسان مي‌كند. اما برای طراحي B فقط تغييرات دمايي منفی مثبت 2 درجه انتی گراد در جريان سرد ورودي مجاز مي‌باشد تا FT بين 0.7 تا 0.8 نوسان كند و افزايش 4 درجه سانتی گرادی در دماي جريان سرد ورودي یا تغییر 5%± شدت جریان باعث منفي شدن FT مي‌گردد. بنابراین حساسیت طراحی B نسبت به تغییرات شرایط فرآیندی بیشتر از طراحی A می‌باشد.
این مثال نشان می‌دهد که مقدار عددي FT به تنهايي معيار مناسبي براي طراحي مبدلها نيست. بطوركلي، اگر مبدلي تغييرات دمايي منفی مثبت 10 درصد دماي جریان سرد ورودي را تحمل كند، مبدل قابل اطمينان Resilient ناميده مي‌شود، به عبارت ديگر نسبت به تغييرات دمايي حساس نيست. اگر FT خيلي كم يا تقاطع دمايي خيلي زياد باشد، مبدل 2-1 نسبت به تغييرات دما حساس بوده و طراح بايد تعداد پوسته‌ها را افزايش دهد یا از نوع دیگر پوسته مانند پوسته نوع F استاندارد TEMA استفاده کند. با اين روش مي‌توان تقاطع دمايي را در هر پوسته كاهش داد.
🔰 براي طراحی مبدل و تعيين پوسته‌ها، روشهاي مختلفي وجود دارند:
به عنوان مثال، جريان گرمي بايد از 410 تا 110 درجه سانتی گراد سرد شود و جريان سرد نيز از 0 بايد تا 360 درجه سانتی گراد گرم شود. بر مبنای این اطلاعات مقادير R=1.2 و P=0.73 بدست مي‌آيند. فرض يك و دو پوسته نادرست است زيرا در اين حالات به ازاء سه پوسته FT=0.65 و به ازاء چهار پوسته FT=0.8 بدست مي‌آيند. به این روش حدس و خطا می‌گویند. در روش نردبانی، مشابه روش تعيين تعداد سيني‌هاي تئوري برجهاي تقطير و جذب، عمل مي‌كنيم. جريانهاي گرم و سرد را رسم مي‌كنيم و خطوط افقي نشان‌دهندة تعداد پوسته‌ها مي‌باشد. در اين روش هيچ تقاطع دمايي مجاز نيست. به همين دليل معمولاً تعداد پوسته‌هاي محاسبه شده، از تعداد پوسته‌هاي مورد نياز بيشتر مي‌باشد. خطوط عمودی نشان دهنده حالت Equal Enthalpy و خطوط افقی حالت Equal Temperature را نشان می دهند. در حقیقت در این روش، مبدل به زیر مجموعه های ایده آلی تقسیم می شود که مقدار FT هر قسمت تقریبا با یک برابر است، تقاطع دمایی (Temperature Cross) در هیچ کدام از قسمت ها وجود ندارد و بار حرارتی کل مبدل با مجموع بار حرارتی قسمت ها برابر است.
بنابراین، اگر FT خيلي كم يا تقاطع دمايي خيلي زياد باشد، مبدل 2-1 نسبت به تغييرات دما حساس بوده و طراح بايد تعداد پوسته‌ها را افزايش دهد یا از نوع دیگر پوسته مانند پوسته نوع F استاندارد TEMA استفاده کند.
با اين روش مي‌توان تقاطع دمايي را در هر پوسته كاهش داد. هر چند به شدت توصیه می شود در زمان انتخاب پوسته نوع F محدودیتهای طراحی و عملیاتی آن مورد توجه قرار گیرد.
📲کانال @processpiping
این مثال نشان می‌دهد که مقدار عددي FT به تنهايي معيار مناسبي براي طراحي مبدلها نيست. بطوركلي، اگر مبدلي تغييرات دمايي منفی مثبت 10 درصد دماي جریان سرد ورودي را تحمل كند، مبدل قابل اطمينان Resilient ناميده مي‌شود، به عبارت ديگر نسبت به تغييرات دمايي حساس نيست. اگر FT خيلي كم يا تقاطع دمايي خيلي زياد باشد، مبدل 2-1 نسبت به تغييرات دما حساس بوده و طراح بايد تعداد پوسته‌ها را افزايش دهد یا از نوع دیگر پوسته مانند پوسته نوع F استاندارد TEMA استفاده کند. با اين روش مي‌توان تقاطع دمايي را در هر پوسته كاهش داد.
🔰 براي طراحی مبدل و تعيين پوسته‌ها، روشهاي مختلفي وجود دارند:
به عنوان مثال، جريان گرمي بايد از 410 تا 110 درجه سانتی گراد سرد شود و جريان سرد نيز از 0 بايد تا 360 درجه سانتی گراد گرم شود. بر مبنای این اطلاعات مقادير R=1.2 و P=0.73 بدست مي‌آيند. فرض يك و دو پوسته نادرست است زيرا در اين حالات به ازاء سه پوسته FT=0.65 و به ازاء چهار پوسته FT=0.8 بدست مي‌آيند. به این روش حدس و خطا می‌گویند. در روش نردبانی، مشابه روش تعيين تعداد سيني‌هاي تئوري برجهاي تقطير و جذب، عمل مي‌كنيم. جريانهاي گرم و سرد را رسم مي‌كنيم و خطوط افقي نشان‌دهندة تعداد پوسته‌ها مي‌باشد. در اين روش هيچ تقاطع دمايي مجاز نيست. به همين دليل معمولاً تعداد پوسته‌هاي محاسبه شده، از تعداد پوسته‌هاي مورد نياز بيشتر مي‌باشد. خطوط عمودی نشان دهنده حالت Equal Enthalpy و خطوط افقی حالت Equal Temperature را نشان می دهند. در حقیقت در این روش، مبدل به زیر مجموعه های ایده آلی تقسیم می شود که مقدار FT هر قسمت تقریبا با یک برابر است، تقاطع دمایی (Temperature Cross) در هیچ کدام از قسمت ها وجود ندارد و بار حرارتی کل مبدل با مجموع بار حرارتی قسمت ها برابر است.
بنابراین، اگر FT خيلي كم يا تقاطع دمايي خيلي زياد باشد، مبدل 2-1 نسبت به تغييرات دما حساس بوده و طراح بايد تعداد پوسته‌ها را افزايش دهد یا از نوع دیگر پوسته مانند پوسته نوع F استاندارد TEMA استفاده کند.
با اين روش مي‌توان تقاطع دمايي را در هر پوسته كاهش داد. هر چند به شدت توصیه می شود در زمان انتخاب پوسته نوع F محدودیتهای طراحی و عملیاتی آن مورد توجه قرار گیرد.
📲کانال @processpiping
🔹 مفهوم heavy key و light key در روش shortcut در برج های تقطیر:
فرض کنیم هدف جداسازی دو جزء A و B در یک خوراک چند جزئی در یک برج تقطیر است به طوری که فراریت جزء A از B بیشتر است.
در این صورت light key مقدار جزء فرارتر (A) در پایین برج و heavy key مقدار جزء سنگین تر( B ) در بالای برج می باشد.
📲کانال: @processpiping
فرض کنیم هدف جداسازی دو جزء A و B در یک خوراک چند جزئی در یک برج تقطیر است به طوری که فراریت جزء A از B بیشتر است.
در این صورت light key مقدار جزء فرارتر (A) در پایین برج و heavy key مقدار جزء سنگین تر( B ) در بالای برج می باشد.
📲کانال: @processpiping