مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز سه شنبه ۳۰ آبان ۱۳۹۶

دسته بندی مبدل های حرارتی، اصول طراحی و شبیه سازی آن و کاربردهایش‎ (بخش دوم)

دسته بندی مبدل های حرارتی، اصول طراحی و شبیه سازی آن و کاربردهایش‎ (بخش دوم)

۳- طراحی مکانیکی 

برای تضمین اینکه مبدل حرارتی تحت شرایط پایدار ، به هنگام حمل و نقل ، به هنگام راه اندازی و خاموش کردن موقت یا دراز مدت سیستم تحت شرایط نیمه بار در طول مدتی که کار می کند ، شرایط خود را حفظ کند ، لازم است طراحی مکانیکی انجام شود. مبدل مرکب از المان های تبادل حرارتی ( هسته یا ماتریسی که انتقال حرارت در آن اتفاق می افتد )  و المان های توزیع کننده سیال (نظیر هدرها ،شیرها ، مخزن ها ، نازل های ورودی و خروجی ، لوله ها ، آب بند ها ) است. طراحی مکانیکی و ساختاری باید برای تک تک المان ها انجام شود. همچنین لازم است این نکته به خاطر سپرده شود که طراحی ساختاری مبدل حرارتی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. 

هسته مبدل گرمایی برای استحکام ساختار های مورد نیاز طراحی می شود. برای طراحی ساختار باید عواملی همچون دما ، فشار، خورندگی یا واکنش شیمیایی سیالات با مواد سازنده مد نظر قرار داده شود. محاسبات مربوط به تنش حرارتی و فشاری برای تعیین ضخامت قسمت های مهم در مبدل ها نظیر پره ، صفحه ، پوسته و صفحه لوله باید مورد توجه قرار گیرد . یک راه برای انتخاب صحیح مواد و روش های اتصال ( نظیر جوش کاری، لحیم کاری، پرچ کردن و برنج کاری) این است که به دما ، فشار ، نوع سیالات ، خوردگی و جرم گرفتگی احتمالی ، طول عمر طراحی و سایر موارد توجه شود. 

به طور مشابه از تکنیک های صحیح اتصال باید برای  اتصالات لوله به هدرها ( سر شیرها )، اتصالات لوله به صفحه لوله ، اتصالات گسترش؛ فلنج ها و سایر موارد استفاده نمود. این شیوه های اتصال معمولا قبل از انجام آنالیز حرارتی و هیدرولیک انتخاب می شوند. در این مرحله هم باید نسبت به مسائل کارکردی دستگاه دقت کافی داشت . 

تنش حرارتی و محاسبات خستگی هم باید انجام شوند تا مانایی و طول عمر مبدل حرارتی برای مدت زمان    راه اندازی و دوره خاموشی با تخمین محاسبه گردد. از این گذشته، برخی از مسائل کاری که کمتر بدیهی به نظر می رسند باید مورد ملاحظه دقیق قرار گیرند. 

همچنین لازم است بررسی و چک های لازم انجام شود تا لرزش های ناشی از جریان سیال به حداقل برسد، چون این لرزش ها موجب بروز پدیده هایی همچون خستگی، خوردگی و موارد مشابه می شوند. سرعت جریان سیال هم باید چک گردد تا فرسودگی ، خوردگی و جرم گرفتگی به حداقل برسد. در این مرحله هم لازم است توجه زیادی به مسائل کارکرد شود و در صورت وجود نسبت به حذف آنها اقدام شود. از جمله این مسائل می توان به یخزدگی و ناپایداری اشاره نمود.

طراحی صحیح ابزارهای توزیع سیال (شامل سرشیرها، مخازن ذخیره ، مانیفولدها، نازل ها و لوله های ورودی و خروجی ) هم باید علاوه بر هسته مبدل حرارتی انجام گیرد تا این تضمین ایجاد شود که هیچکدام از موارد خوردگی و خستگی در طول مدت کارکرد مبدل حرارتی به عنوان یک مشکل خاص محسوب نمی شوند. 

مبدل حرارتی را می توان بر روی زمین ، سقف در اتاق یا محیط باز یا بر روی سیستم در کنار سایر قسمت ها و مؤلفه ها نصب نمود. پشتیبانی ساختاری در مبدل های حرارتی نیازمند به طراحی صحیح پایه ها ، متعلقات و سایر قسمت های مناسب است تا این تضمین ایجاد شود که هیچگونه ایرادی بخاطر لرزش و بارهای تحمیلی و خستگی ایجاد نمی شود.

 در طراحی مکانیکی باید توجه بسیاری به ضروریات مربوط به نگهداری همچون تمیز کاری ، تعمیرات و سرویس دهی مجدد و بازرسی کلی نمود. محدودیت های مربوط به حمل و نقل هم همانند اندازه کلی باید مورد توجه قرار داده شوند. 

هر مبدل حرارتی باید با استانداردها و کدهای محلی، استانی، کشوری و بین المللی ( همچون استاندارد TEMA ، کد مخازن تحت فشار ASME و غیره ) همخوانی داشته باشد و باید طراحی مکانیکی به گونه ای مطلوب انجام گیرد تا بهترین عملکرد حرارتی را برای آن شاهد باشیم. مبدل های حرارتی به ویژه نیازمند به طراحی ساختاری هستند تا کدها واستانداردها را برای یک یا چندتا از شرایط زیر برآورده کنند : کار در شرایط سخت (فشار و دمای بسیار بالا)، تعداد قابل توجه سیکل های فشار و دما در طول مدت طراحی، معیارهای زلزله ، کاربرد ویژه برای محل هایی که انجام تست های ویژه ، تعمیر و تعویض و موارد دیگر به آسانی مقدور نیست؛ طراحی ساختاری شامل تنش حرارتی، خستگی و آنالیز خزش است تا طول عمر مبدل حرارتی محاسبه شود. 

هر چند برخی از جنبه های طراحی مکانیکی را باید قبل از طراحی حرارتی مد نظر قرار داد، یک کار مشترک در برخی از مبدل های حرارتی این است که ابتدا نسبت به طراحی مبدل ها اقدام شود به این منظور که ضروریات هیدرولیکی و حرارتی برآورده گردند و بعد طراحی از نظر طراحی ساختاری چک شود و تکرارهای لازم انجام شود تا اینکه ضروریات حرارتی و هیدرولیک و طراحی ساختاری با هم برآورده گردند. بنابراین طراحی مکانیکی مبدل های حرارتی به همان اندازه طراحی حرارتی مهم و مشکل تر از آن است؛ چون همه چیز تحلیلی نیست و فرد باید بر تجارب، آزمایشات و عملکرد خویش تکیه کند. بسیاری از معیارهای طراحی مکانیکی باید به صورت همزمان مورد توجه قرار داده شوند. 

همانگونه که در شکل۱ نشان داده شده است، چندین راه حل بهینه شده بعد از تکمیل طراحی های مکانیکی و حرارتی در دسترس قرار می گیرند. طراح بعد از سنجش و سبک سنگین کردن عوامل گوناگون و مد نظر قرار دادن ملاحظات تولید و تخمین هزینه ها، سرانجام بهترین گزینه را انتخاب می کند. در مورد مبدل های پوسته و لوله هم، از آنجا که جزئیات استانداردهای TEMA به طراحی مکانیکی مربوط است ، لذا قیمت گذاری مبدل ها قبل از اتمام طراحی مکانیکی انجام می شود و طرح های نهایی بعد از آن انجام می شود. 

۴- ملاحظات مربوط به تولید و تخمین  هزینه ها 

ملاحظات تولید و تخمین هزینه ها برای آن راه حل های بهینه شده ای در نظر گرفته می شوند که مربوط به ملاحظات طراحی مکانیکی و حرارتی هستند. 

الف- ملاحظات تولید و ساخت

ملاحظات ساخت و تولید را می توان به ملاحظات مربوط به تجهیزات تولید و ملاحظات پردازش تقسیم بندی کرد و در کنار آن ها معیارهای کیفی دیگر را هم مد نظر قرار داد. ملاحظات تجهیزاتی که بر طراحی هم تأثیر می گذارند عبارتند از : انتخاب ابزارهای کار در برابر ابزارهای نو ، در دسترس پذیری و محدودیت های قالب ها ، ابزارها ، ماشین ها، کوره ها و مکان هایی که کارخانجات تولید در آنجا واقع شده اند ، تولید در برابر زمان خاموشی سیستم ها و تامین بودجه برای کالاهای سرمایه ای.

 ملاحظات مربوط به پردازش هم عبارتند از: ملاحظات مربوط به اینکه چگونه قطعات و مؤلفه های مبدل حرارتی ساخته می شوند و نهایتا سوار می شوند. این خود شامل تولید تک تک قطعات در تلرانس های مشخص شده است و عبارت است از : روند قطعات، انبار کردن مبدلها و نهایتا برنج کاری های، لحیم کاری، جوشکاری یا گسترش مکانیکی لوله ها یا سطوح انتقال گرما ، اتصالات عاری از نشت  و سوار کردن سر شیرها، مخازن ذخیره، مانیفولدها (چند راهه ها)، زانوها و برگشت دهنده ها، سوار کردن لوله ها، شستشو و نظافت مبدلها، تست نشتی، سوار کردن مبدل ها بر روی سیستم و پشتیبانی ساختاری . نه تنها تجهیزات تولید بلکه کل ملاحظات مربوط به پردازش ، امروزه مورد ارزیابی قرار می گیرند – بویژه زمانی که قرار است یک طراحی جدید از مبدل حرارتی رونمایی شود. سایر معیارهای ارزیابی شامل تاریخ تحویل، حجم کار، خط مشی کمپانی و تخمین نقاط قوت رقبا می باشند. 

ب- برآورد هزینه 

هزینه های کلی که به آنها هزینه های طول عمر سیستم هم می گویند همراه با مبدل حرارتی می تواند تحت عنوان هزینه های سرمایه گذاری، نصب، کارکرد و گاهی هم هزینه های مربوط به دفع و فرسوده کردن سیستم باشد . هزینه های مربوط به سرمایه گذاری (کاملا نصب شده) شامل هزینه های طراحی، تهیه مصالح، تولید (اعم از هزینه ماشین آلات، کارگر و هزینه های کلی )، تست، حمل و نقل، نصب و استهلاک می باشد. نصب مبدل در یک سایت در مورد برخی از مبدلها گاهی آنقدر زیاد می شود که با هزینه برخی مبادله گرهای پوسته و لوله برابری می کند. هزینه های کارکردی شامل هزینه های برق مربوط به راه اندازی پمپ سیال، هزینه های بیمه و ضمانت و نگهداری و تعمیر و کم شدن تولید به خاطر خرابی و هزینه های برق مصرفی و هزینه های راه اندازی مجدد در صورت خراب شدن سیستم می باشد. تخمین برخی هزینه ها خیلی سخت است ولی برخی را می توان در همان مرحله طراحی انجام داد. 

۵-  فاکتورهای لازم برای  سبک و سنگین کردن 

بعد از ارزیابی دقیق ملاحظات طراحی تولید، مکانیکی و حرارتی، تخمین هزینه ها باید به همان صورتی که در فوق عنوان شد، انجام گردد. اکنون بعد از اقدامات یاد شده ما در مرحله ای قرار می گیریم که می توانیم ارزیابی را بر اساس سبک و سنگین کردن فاکتورها انجام دهیم. این کار می تواند با مد نظر قرار دادن وزن و هزینه های مربوط به افت فشار، عملکرد انتقال گرما، اندازه کلی، میزان نشتی، هزینه های اولیه برای طول عمر مبدل حرارتی در برابر خوردگی و خستگی و موارد مشابه انجام شود. عوامل سبک و سنگین کردن مربوط به ورودی فیزیکی هم شامل مشخصات مسئله و مد نظر قرار دادن همه محدودیت های تحمیلی از جمله شرایط کاری انجام می شود. آنالیز سبک و سنگین کردن شامل شرایط و ملاحظات اقتصادی و قانون دوم ترمودینامیک در مورد طراحی مبدل حرارتی می باشد. 

اگر مبدل حرارتی تنها یک مؤلفه از سیستم یا سیکل ترمودینامیک باشد، طراحی بهینه سیستم باید انجام گیرد تا به   برسیم به این منظور که تجهیزات، هزینه ها و سایر موارد به حداقل برسند. در یک چنین موردی ، مسئله طراحی مبدل حرارتی برای بار دیگر فرمول بندی می شود و این کار بعد از طراحی بهینه انجام می شود و سرانجام هم فاکتورهای سبک و سنگین کردن اعمال می شوند. 

۶-  طراحی بهینه 

خروجی نهایی آنالیزهای کمی و کیفی ، یک طراحی بهینه است که میتوان چندین مورد طراحی ( بسته به تعداد سطح یا هسته هندسی در نظر گرفته شده )  به مشتری عرضه کرد . 

۷- سایر ملاحظات 

اگر مبدل حرارتی مشخصات طراحی جدیدی را شامل شود ، این می تواند یک بخش مهم و تعیین کننده ای از سیستم باشد یا اگر قرار باشد مدل و طرح اولیه  که در آزمایشگاه تست های لازم بر روی آن انجام شده است؛ به تولید انبوه برسد، لازم است در مورد آیتم های زیر اطمینان کافی جلب شود: انتقال گرمایی سیستم، افت فشار و عملکرد آن که به عنوان مؤلفه ای از کل سیستم یا بخشی از آن در نظر گرفته می شود، ویژگی هایی نظیر خستگی، سیکل دمایی، خوردگی و ویژگی های فرسایش و نیز حد فشار. 

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

نرم افزارهای مجموعه HTFS عمدتاً برای طراحی انواع تجهیزات انتقال حرارت به کار می روند. این مجموعه از تعدادی نرم افزار قدرتمند که زمینه های فنی زیر را پوشش می دهند تشکیل شده است : 

- مبدلهای حرارتی پوسته و لوله 

- خنک کننده های هوایی 

- مبدلهای حرارتی صفحه ای 

- مبدلهای حرارتی صفحه ای پره دار 

- مبدلهای حرارتی برای تهویه مطبوع و بازیافت حرارت 

- مبدلهای حرارتی نیروگاهی 

- کوره ها 

نرم افزارهایی که در این مجموعه قرار می گیرند عبارتند از :  

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

نرم افزاری توانمند و جامع برای محاسبات مهندسی در خصوص کاربردهای مختلف مبدلهای پوسته و لوله است از جمله در گرمایش و سرمایش بدون تغییر فاز ، میعان در کندانسورهای ساده یا همراه با خشکی زدایی (desuper heating)  ، فراسرد سازی  (sub cooling)، کندانسورهای چند جزئی، جوش آورها و تبخیر کننده های از نوع falling-film کاربرددارد.

اتصال این نرم افزار به برنامه شبیه ساز HYSYS و تبادل دوطرفه اطلاعات به صورت زنده و فعال ، از ویژگی های برجسته آن است. 

FIHR، شبیه سازی کوره ها با سوخت گاز و مایع 

نرم افزاری توانا برای شبیه سازی انتقال حرارت و افت فشار در کوره هایی است که با سوخت مایع یا گاز کار میکنند. از لحاظ هندسی حالت های متنوعی شامل محفظه های استوانه ای یا جعبه ای ، تکی یا دوقلو و حاوی لوله های عمودی ، افقی یا مرکزی و مجهز به سیستم باز یا گردشی گازهای حاصل از احتراق ، همگی قابل شبیه سازی است. از نظر فرایندی نیز جریانهای ورودی تک فاز یا دو فازی با چند بار گذر قابل قبول هستند. در قسمت کنوکسیونی کوره ، امکان نصب ۹ دسته لوله به صورت مجزا با لوله های ساده یا پره دار یا شمع دار وجود دارد. این برنامه به شبیه سازها و بانک های اطلاعاتی خواص فیزیکی متصل می شود. خروجی FIHR در  قالب استاندارد API و همراه با نقشه کوره ها است.

MUSE، شبیه سازی مبدلهای صفحه ای پره دار

این نرم افزار می تواند انواع مبدلهای صفحه ای پره دار که در جداسازی اجزای هوا و صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی به کار می روند را شبیه سازی کند. MUSE می تواند تا ۱۵ جریان فرایندی تک فاز و در حال جوشش یا میعان را بررسی کند. از لحاظ هندسی نیز هر نوع پیچیدگی نقاط ورودی و خروجی مانند جوش آورهای ترموسیفون و مبدلهای با جریان متقاطع در آن قابل قبول است .

TICP، محاسبه عایقکاری حرارتی

از این نرم افزار در شبیه سازی انواع عایق بندی استفاده میشود. این نرم افزار جامع     مجموعه ای ازاستانداردها و خصوصیات عایقهای مختلف متعارف است و می تواند انواع محاسبات مانند تعیین ضخامت بهینه عایق ، محاسبه پروفیل دما ، ارزیابی خواص حرارتی و برآورد هزینه ها را انجام دهد. 

PIPE، طراحی، پیش بینی و بررسی عملکرد خطوط لوله 

با بهره گیری از این نرم افزار ، می توان عملکرد سیستم خطوط لوله حاوی سیالات تک فاز یا دو فازی را در حالت یکنواخت شبیه سازی کرد. افزون بر لوله ها ، انواع اتصالات مانند زانویی ، کاهش یا افزایش ناگهانی قطر، شیرهای توپی ، پروانه ای، کروی و دروازه ای ، اریفیس و روزنه ها و هر نوع عامل نامشخص افت فشار را میتوان در نرم افزار PIPE مدلسازی کرد. 

ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک

از این نرم افزار می توان برای شبیه سازی مبدلهای حرارتی هواخنک ، واحدهای بازیافت حرارت ، تاسیسات و تهویه مطبوع ، سرماسازی و تبرید و خنک کننده های میان مرحله ای استفاده کرد. حالت های مختلفی مانند جریان اجباری ، القایی و آزاد ( بدون پنکه ) جریان هوا یا هر نوع گاز در حالت گرمایش یا سرمایش در قسمت متقاطع با لوله ها و حالت های مختلفی مانند تک فاز ، جوشش یا میعان در طرف    لوله ها قابل بررسی است. 

روش اختصاصی HTFS در طراحی مبدلهای فرآیندی هواخنک به صورت تصویری و محاوره ای در ACOL گنجانده شده است. نوع گذر لوله ها را می توان ساده یا پیچیده در نظر گرفت و لوله ها را نیز میتوان از نوع ساده یا پرده دار انتخاب کرد. این برنامه به نرم افزارهای انتخاب پنکه ها ، شبیه سازها و بانک های داده های خواص فیزیکی متصل می شود و در 

خروجی برگه های اطلاعاتی نوع API را ارائه می کند. 

FRAN، بررسی و شبیه سازی مبدلهای نیروگاهی

از این نرم افزار برای شبیه سازی عملکرد مبدلهای پوسته و لوله که برای گرم کردن آب تغذیه دیگ بخار به کار می روند استفاده می شود. جریانهای گرم کننده بخار مراحل مختلف توربین ها با فشارهای مختلف و بخار چگالیده هستند. در حالت، بررسی،سطح حرارتی مورد نیاز به ازای شرایط مشخص در هر قسمت مبدل محاسبه می شود. در این نرم افزار امکان بررسی و شبیه سازی با جزئیاتی مانند تعداد مناطق درون گرمکن ها، نوع قسمت خنک کن آب خروجی ، عمودی یا افقی بودن مبدل، تعداد گذر لوله ها، نوع کلگی، جزئیات قسمت خشکی زدائی (desuper heating)، الگوی چیدن لوله ها و بسیاری جزئیات دیگر فراهم آمده و بدین ترتیب نرم افزاری حرفه ای برای این کار محسوب می شود. توانایی ارزیابی ارتعاش از دیگر توانایی های این نرم افزار است. خصوصیات آب و بخار به طور کامل در درون نرم افزار محاسبه می شود.

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

با انتخاب TASC اطمینان بیشتری در طراحی تجهیزات و عملیات وجود دارد. در این نرم افزار از روش ها اختصاصی HTFS استفاده شده است که بر مبنای بیش از ۳۰ سال تجربه و تحقیق استوار است. 

توانایی ها 

TASC به چهار روش مختلف مورد استفاده قرار می گیرد : 

- طراحی ( Design )- طراحی حرارتی بر مبنای سطح یا هزینه بهینه با شرایط مشخص فرآیندی و محدودیت های ابعادی. 

- بررسی ( Checking ) - بررسی این مطلب که آیا مبدل موجود، بار حرارتی مورد نیاز را با در نظر گرفتن شرایط خاص ورودی و خروجی برآورده می کند یا خیر. در این حالت، نسبت سطح حرارتی موجود به سطح حرارتی مورد نیاز محاسبه می شود. 

- شبیه سازی ( Simulation ) - محاسبه شرایط خروجی و کارکرد مبدل براساس شرایط ورودی. 

- ترموسیفون ( Thermosiphon ) - محاسبه عملکرد ریبویلر ترموسیفون عمودی یا افقی، میزان جریان در گردش و افت فشار در لوله های ورودی و خروجی. 

کاربرد در فرآیند 

TASC جریانهای فرایندی را در حالت های مختلفی مانند تک جزئی یا مخلوطی از اجزا شامل مایعات یا گازهای تک فازی ، مایعات در حال جوش ، بخارهای در حال میعان (همراه یا بدون گازهای غیرقابل میعان)  در هر حالت فیزیکی (بخار فوق گرم ، بخار اشباع ، فاز مایع اشباع یا فوق سرد) می پذیرد. این قابلیت بدان معناست که TASC ابزار عام و مشترک شرکت هایی است که در محدوده نفت ، گاز، پتروشیمی ، نیروگاهی و ساخت مبدل فعالیت دارند. این نرم افزار به طور گسترده در این زمینه ها مورد استفاده قرار  می گیرد :

- کندانسورها با Desuper heating و Cooling.

- کندانسورهای پاره ای با جریانهای چند جزئی (Multi component partial condenser). 

- کندانسورها 

- جوش آورنده از نوع Kettle

- تبخیر کننده های Falling film

- مجموعه های چند پوسته، چند فاز Feed-effluent 

- جوش آورنده های از نوع ترموسیفون

مشخصات فنی و توانایی ها 

- نمایش نمایی از مبدل و ارائه برگه های اطلاعاتی به فرم استاندارد TEMA با اطلاعات خروجی. قابلیت ورود اطلاعات به فرم جداول اطلاعاتی TEMA 

- نوع جریان : تک فازی ، در حال جوش و میعان . 

- قابلیت قبول مبدلهای سری – موازی ، تا ۱۲ پوسته به صورت سری و هر تعداد به صورت موازی. 

- پوسته های نوع X,K, J, H, G, F, E طبق استاندارد TEMA

- مبدل های دو لوله ای و چند لوله ای از نوع Hairpin. 

- واحدهای افقی یا عمودی. 

- لوله های ساده یا پره کوتاه. 

- داشتن پایگاه داده ها برای لوله های پره کوتاه. 

- بافل یک یا دو تکه ای ، بدون لوله در روزنه ( no tubes in windows )، تیغه های میله ای و مبدل های بدون بافل.

- تجزیه و تحلیل ارتعاش، پایداری جریان برای جوش آورنده های نوع ترموسیفون 

- دادن اطلاعات ورودی در سیستم SI ، متریک یا انگلیسی

- اتصال کامل و دو طرفه به نرم افزار شبیه سازی فرایندی HYSYS . 

- قابلیت ارتباط با نرم افزارهای شبیه سازی فرایندی HYSIM و ASPEN-PLUS. 

- تولید فایل های با فرمت DXF ، برای استفاده در نرم افزارهای گرافیکی کاربردی نظیر AutoCAD. 

- بسته نرم افزاری برای محاسبه هزینه با قابلیت تغییر بر مبنای هزینه مواد و نیروی کار مورد نظر.

خواص فیزیکی 

تغییر خواص با دما و فشار به طور کامل در محاسبات TASC منظور می گردد. کاربر       می تواند خواص فیزیکی سیال را مشخص کرده یا آن را از بسته نرم افزاری فرایندی یا بسته نرم افزاری تعیین خواص، استخراج و به برنامه دهد و یا اجازه دهد TASC خود از ترکیبات مخلوط داده شده این خواص را محاسبه نماید.

بررسی ارتعاش ناشی از جریان 

ارتعاش در مبدل های حرارتی پوسته و لوله ممکن است باعث بروز مشکلات عملیاتی حاد ، کاهش تولید به دلیل کاهش میزان جریان ( برای دوری جستن از ارتعاش ) و کاهش زمان عملیاتی به دلیل خسارات سنگین به وجود آمده ، گردد. TASC به طور دقیق و بر مبنای روش های امتحان شده و معتبر ، مسائل مربوط به ارتعاش احتمالی ناشی از جریان های گازی مایع ، یا دو فازی سمت پوسته را شناسایی می کند .

خروجی 

در خروجی TASC ، از قابلیت انعطاف پذیری و راحتی کار در محیط این نرم افزار برای تجزیه و تحلیل شکل هندسی و مشخصات تفصیلی کارکرد مبدل استفاده گردیده است. محیط گرافیکی و توانایی تمرکز موجود در نرم افزار باعث افزایش توانایی تجزیه و تحلیل گرافیکی اطلاعات خروجی و قابلیت بررسی دقیق بی نظمی های موجود در اطلاعات عملکردی می گردد. خروجی TASC شامل :

- اطلاعات تفصیلی طرح بهینه (در حالت Design) یا طرح موجود (در حالت های Simulation یا Checking ) از جمله وزن های تقریبی مبدل و جدول طرح های ممکن دیگر (در حالت  Design) 

- برگه اطلاعاتی بر طبق استاندارد TEMA با اطلاعات تفصیلی مبدل.

- نقشه جزئیات هندسی مبدل. 

- اطلاعات جامع در مورد افت فشار در پوسته و لوله، توزیع جریان در پوسته و شرایط بین پوسته های به هم متصل. 

- تغییر دما و ضریب انتقال حرارت در طول مبدل (در حالت Simulation یا Checking) شامل دمای فلز لوله به تفصیل. 

- تجزیه و تحلیل ارتعاش به همراه شناسایی دلایل آن. 

- فایل های با فرمت DXF برای استفاده در برنامه های گرافیکی کاربردی. 

- فایل های INTOUT برای ارتباط خودکار با پایگاه داده ها و سایر برنامه های کاربردی . 

- فایل ورودی داده ها برای نرم افزار OPTU.

ACOL، شبیه سازی و طراحی مبدلهای حرارتی هواخنک

شش حالت شبیه سازی برای رسیدن به خواسته های کاربران ، سازندگان و مهندسان ارائه می دهد : 

- دمای جریان خروجی قسمت لوله ها 

- دمای جریان ورودی قسمت لوله ها 

- عملکرد کنوکسیون طبیعی برای حالت “ پنکه ها خاموش “ 

- مقدار جریان قسمت لوله ها 

- مقدار جریان طرف دیگر مبدل (متقاطع با لوله ها) به ازای شرایط مشخص شده جریان قسمت لوله 

- ضریب جرم گیری قسمت لوله ها 

طراحی 

روش منحصر به فرد تصویری محاوره ای ACOL در طراحی مبدلهای حرارتی هوا خنک ، شیوه همیشگی HTFS است. این روش در عمل امکان دستیابی به شرایط بهینه ترکیب و وضعیت واحد عملیاتی به ازای بار حرارتی مشخص را فراهم می آورد. برنامه ACOL تعداد دسته لوله ها و پنکه ها را به علاوه مقدار جریان هوای لازم محاسبه می کند. در این مسیر طرح ها و گزینه های مختلفی که همگی عملی بوده و محدودیت های فرآیند در آنها رعایت شده است مورد بررسی قرار می گیرند. یک اشاره کوچک موس کافیست تا خلاصه نتایج طراحی نشان داده شود. در روش طراحی پیشرفته ACOL طول و عرض مورد نظر طراح ، اندازه بهینه پنکه ها و جداول طراحی های جایگزین تعیین می شود. سپس با شبیه سازی تفصیلی می توان خطای طراحی های خلاصه اولیه واحد را تصحیح کرد.

کاربرد در فرآیند 

جریان فرایند در قسمت لوله ها می تواند تک فاز یا دو فازی گرم یا سرد باشد. محاسبات محدود به مواد منفرد نیست و هر مخلوطی (با گازهای غیرقابل میعان یا بدون آن) در هر شرایطی (بخار خشک، بخار اشباع، دو فاز، مایع اشباع یا مادون سرد ) را می توان به کار برد. جریان های X-side ( که مربوط به حالت متقاطع است )   می تواند هوای خشک یا مرطوب یا مخلوطی از گازها باشد. این قابلیت انعطاف زمینه کاربرد مداوم ACOL در صنایع نفت، گاز، شیمیایی، پتروشیمی و انرژی را فراهم می آورد.

مشخصات فنی و توانایی 

انواع کاربرد 

مبدلهای حرارتی که با هوا خنک می شوند (ACHE) ، بازیافت حرارت ، تهویه مطبوع ، Charge Cooler 

انواع لوله ها 

ساده  ، پره بلند ، پره کوتاه ، پره دندانه دار ( Serrated Fin ) ، پره صفحه ای

انواع High fin 

Extruded, L, G دوفلزی Shoulder grooved , (bi-metalic) 

انواع کلگی 

U-tube, Manifold, D, Cover Plate, Plug, Box 

تعداد گذر 

تا ۵۰ عدد با آرایش ساده یا پیچیده. امکان چیدن و تنظیم گذرها به صورت تصویری 

اندازه دسته لوله 

۲ تا ۱۰۰ ردیف با دسته لوله های چند گانه در هر bay و چندین bay در هر unit 

نوع جریان هوا 

اجباری، القایی ، آزاد (بدون پنکه) 

طرف جریان فرآیندی 

گرمایش و سرمایش تک فاز، میعان یا جوشیدن 

تقویت انتقال حرارت در طرف لوله ها 

مشخص شده به ازای هر گذر ، نوار پیچان ( twisted tapes )، ضرایب تقویت

X-side (جریان متقاطع) 

هوای خشک، هوای تر (رطوبت زدایی)،مخلوط گازی چند جزئی، پروفیل دما و سرعت درورودی، عملکرد سطوح اختصاصی را نیز می توان مشخص کرد. 

خواص فیزیکی 

مواد خالص و مخلوط های چند جزئی 

بانکهای داده داخلی 

بانک داده ها با ۴۰ ماده، بانک داده های مواد خاص کاربر و خواص جریان، بانک خاص کاربر برای X-side 

واسطه های مخصوص 

برنامه های PPDS۲ , ASPENPLUS, HYSYS, HYSIM از طریق فایل های  PSF، برنامه انتخاب پنکه CF-P۲۰ ، بانک اطلاعاتی خواص مواد DIPPR 

جرم گیری 

مقاومت استاندارد یا مقدار جرم گیری در قسمت لوله به عنوان تابعی از سرعت، دما، کیفیت ، فاز یا طول، X-side به عنوان تابعی از شماره ردیف لوله ها 

نتایج خروجی 

ACOL از توان و قابلیت های محیط ویندوز برای نشان دادن تمامی مشخصات مبدل استفاده می کند. ترسیم منحنی به صورت گسترده برای تجزیه و تحلیل اطلاعات خروجی به کار گرفته شده است. خروجی ACOL شامل موارد زیر است: 

- خلاصه عملکرد حرارتی، هیدرولیکی مبدل 

- جزئیات نتایج شامل : 

- طرف لوله، طرف متقاطع با لوله ها و افت فشار دهانه ها 

- منحنی های شرایط جریان و نتایج بدست آمده در مبدل 

- برگه اطلاعاتی  APIبا ورودی جزئیات مبدل به صورت خودکار 

- آرایه مبدل حرارتی برای واحدهای از نوع API 

- خروجی متنی شامل 

- خلاصه عملکرد حرارتی – هیدرولیکی شامل تخمین وزن 

- نمودار جانمایی کلگی 

- اطلاعات جامع افت فشار در طرف لوله و طرف متقاطع 

- منحنی های خواص جریان و بار حرارتی محاسبه شده توسط برنامه یا ضمیمه شده به برنامه 

- جداول با جزئیات شرایط فرآیند و عملکرد آن در طول مبدل در قسمت لوله و X-side برای ۲۰ نقطه در طول لوله در هر گذر یا ردیف 

- نصب X-side و داده های Fan noise 

- فایل های INTOUT برای ارتباط خودکار با بانک های اطلاعاتی و سایر برنامه ای کاربردی . 

PIPESYS ، شبیه سازی خطوط لوله

خطوط لوله از عوارض گوناگون زمین تحت شرایط اقلیمی مختلف عبور می کنند. انتقال سیال در این شرایط زمانی بنحو مطلوب صورت می گیرد که اندازه خط لوله به درستی و با در نظر گرفتن عواملی مانند افت فشار و اتلاف حرارت تعیین شده و تجهیزات و لوازم نصب شده در داخل خط مانند کمپرسورها، گرم کن ها و اتصالات با آن متناسب باشد.

با توجه به پیچیدگی محاسبات شبکه خطوط لوله، طراحی دقیق اندازه مشکل بنظر می رسد. معمولا برای جبران خطای محاسبه افت فشار در طراحی، لوله با اندازه بزرگتری انتخاب می شود. در جریان های چند فازی این مسئله باعث افت دما و فشار بیشتر، افزایش ملزومات برای انتقال مایع و خوردگی بیشتر لوله خواهد شد. مدلسازی دقیق سیال از این مسائل جلوگیری کرده و نتیجه آن سیستم خط لوله با صرفه تری است. برای این کار می توان از مجموعه دانسته های تکنولوژی جریان تک فاز و چند فازی در قالب نرم افزار برای شبیه سازی دقیق و موثر جریان در خطوط لوله استفاده کرد. PIPESYS با قابلیت های فراوان در مدلسازی دقیق هیدرولیک خطوط لوله چنین نرم افزاری است. PIPESYS پس از نصب به صورت جزئی از نرم افزار HYSYS درآمده و به قابلیت های این نرم افزار مانند بانک داده های مواد و خواص سیال دسترسی دارد.

مجموعه ای از تجهیزات داخل خط که برای ساخت خط لوله وآزمایش آن به کار می روند در PIPESYS پیش بینی شده است و به کمک آن می توان خطوط لوله ای را که در محیط ها و ارتفاعات مختلف سطح زمین کشیده شده اند مدلسازی کرد.

امکانات و توانایی ها 

- مدلسازی دقیق و تفصیلی جریان های تک فاز و چند فاز. 

- محاسبه جزئیات پروفیل دما و فشار برای خطوط لوله ای که از زمین های ناهموار، چه در خشکی و چه در فلات قاره دریایی عبور می کنند. 

- محاسبه فشار از ابتدای خط به انتها یا برعکس. مدلسازی اثرات تجهیزات داخل خط مانند ایستگاه های تقویت فشار گاز و تلمبه خانه ها، گرم کن، خنک کن، رگلاتورها و اتصالات شامل شیرالات و زانویی.

- اجرای تجزیه و تحلیل های ویژه شامل : 

- پیش بینی لخته مایع حاصل از ارسال توپک (Pig) 

- پیش بینی حد سرعت برای سایش

- ارزیابی حالت های حاد لخته سازی و آثار آن در لوله های عمودی و افقی 

- محاسبات تحلیل حساسیت جهت تصمیم گیری در مورد وابستگی رفتار سیستم به هر پارامتر 

- اجرای محاسبات سریع و موثر با بهینه کننده داخلی که محاسبات را بدون کاهش دقت به طرز چشمگیری تسریع می کند. 

- مطالعه امکان افزایش ظرفیت خطوط موجود بر مبنای تاثیرات ترکیب مواد، خطوط لوله و شرایط اقلیمی . 

- مدلسازی یک خط لوله یا شبکه خطوط به تنهایی یا به عنوان بخشی از تاسیسات کامل جمع آوری و فراورش (به کمک HYSYS ) 

مجموعه گسترده ای از روابط و مدل های محاسباتی مربوط به جریان های افقی، مایل، عمودی، پیش بینی رژیم جریان، سهم مایع (hold up) و افت فشار اصطکاکی در PIPESYS گنجانده شده است. روش اجرای محاسبات در PIPESYS از قابلیت انعطاف قابل ملاحظه ای برخوردار است. 

نمونه هایی از کاربرد PIPESYS در عمل 

- محاسبه پروفیل فشار براساس پروفیل معین دما، محاسبه هر دو پروفیل فشار و دما براساس شرایط یک سر لوله، محاسبه پروفیل فشار در جهت جریان یا برخلاف آن برای تعیین شرایط بالادست یا پایین دست. 

- اجرای محاسبات مکرر برای رسیدن به یک شرط در ابتدای لوله و شرط دیگری در انتهای لوله مثلا محاسبه فشار بالادست و دمای پایین دست بر مبنای فشار پایین دست و دمای بالادست. 

- محاسبه شدت جریان متناظر با شرایط معلوم بالادست یا پایین دست. 

PIPESYS از لحاظ ظاهر شبیه HYSYS طراحی شده تا دسترسی به اطلاعات تسهیل شود. اما نظر به طراحی ماهرانه و در عین حال ساده آن حتی بدون آشنایی با HYSYS نیز می توان در مدت کوتاهی به آن خو گرفت. 



دسته بندی مبدل های حرارتی، اصول طراحی و شبیه سازی آن و کاربردهایش‎ (بخش اول)

دسته بندی مبدل های حرارتی، اصول طراحی و شبیه سازی آن و کاربردهایش‎ (بخش سوم)


دسته بندی مبدل های حرارتی، اصول طراحی و شبیه سازی آن و کاربردهایش‎ (بخش چهارم)

دسته بندی مبدل های حرارتی، اصول طراحی و شبیه سازی آن و کاربردهایش‎ (بخش پنجم)


مطالب پیشنهادی
متأسفانه موردی یافت نشد.
ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015