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

نتایج ( Results )

نتایج اجرا و محاسبات نرم افزار به چهار قسمت اصلی تقسیم می شوند که عبارتند از :

- خلاصه وضعیت طراحی ( Design Summary )

- خلاصه وضعیت حرارتی ( Thermal Summary )

- خلاصه وضعیت مکانیکی ( Mechanical Summary )

- جزئیات محاسبه ( Calculation Details )

خلاصه وضعیت طراحی

بخش خلاصه وضعیت طراحی به نوبه خود به چهار قسمت تقسیم می شود که عبارتند از :

الف) خلاصه داده های ورودی (Input Summary )

ب) مسیر بهینه سازی ( Optimization Path )

ج) مرور طراحی ها ( Recap of Designs )

د) اخطارها و پیام ها ( Warnings & Messages )

مطلب پیشنهادی (مواد تغییر فاز دهنده):

تحلیل و طراحی سیستم گرمایشی ساختمان مسکونی با استفاده از ذخیره کننده های حرارتی PCM

الف) خلاصه داده های ورودی

این بخش برای طراح خلاصه ای از اطلاعات مشخص شده در فایل ورودی را فراهم می کند. پیشنهاد می شود که طراح داده های ورودی را به عنوان بخشی از خروجی که برای سهولت در استفاده مجدد در طراحی به کار می رود ، پرینت کند.

ب) مسیر بهینه سازی

این بخش از خروجی مربوط به قسمت استدلال نرم افزار است و بعضی از مبدل های حرارتی را که نرم افزار ارزیابی کرده است و سعی در ایجاد شرایطی برای طراحی رضایت بخش داشته ، نشان می دهد. این طرحی های میانی می تواند محدودیت هایی را که در کنترل طراحی وجود دارند و همچنین پارامترهایی را که طراح می توانست جهت بهینه سازی بیشتر تغییر دهد ، نشان دهند.

برای کمک به طراح که بداند چه محدودیت هایی در حال کنترل طراحی هستند ، شرایطی که مشخصات مورد نظر طراح را تامین نمی کنند با یک ستاره (*) در کنار مقدار مورد نظر نشان داده شده است.اگر مبدل سطح کمی داشته باشد، علامت ستاره در کنار طول مورد نیاز لوله و اگر از حداکثر مجاز تجاوز کند، در کنار افت فشار ظاهر می شود.

ج) مرور طراحی ها

طراح در این مرحله شکل هندسی و کارایی همه طراحی ها را تا نقطه مورد نظر مرور می کند. این مقایسه دقیق به کاربر اجازه می دهد تا تاثیر تغییرات طراحی های مختلف را مشخص کند و بهترین مبدل را برای کاربرد مورد نظر انتخاب کند. فرض بر این است که این مرور همان خلاصه اطلاعات را که در بخش مسیر بهینه سازی نشان داده شده ، برای طراح فراهم می کند. طراح می تواند با گزینه Customize اطلاعاتی را که در این برگه نشان داده می شود تغییر دهد. طراح می تواند با مراجعه به فهرست Recap و انتخاب گزینه Select Case موردی را که می خواهد طراحی کند ، انتخاب نماید. نرم افزار نتایج طراحی را برای موردی که انتخاب شده مجدداً ایجاد می کند.

د) اخطارها و پیام ها

در صورتی که نرم افزار مشکلات مستتر در طراحی پیدا کند ، این تذکرات ، محدودیت ها ، اخطارها و پیام های خطا در این بخش از خروجی نشان داده می شوند. این پیام ها در شرایطی اعلام می شوند که مشکلی به وجود آید ، البته نرم افزار به کار خود ادامه می دهد.

- پیغام های هشداری : این پیغام ها به بروز مشکلاتی اشاره می کنند که با وجود آن ها برنامه به کار خود ادامه خواهد داد.

- پیغام خطا : این پیغام نشان دهنده ایجاد شرایط غیرقابل قبول برای برنامه می باشد. در صورتی که پیام خطا داده شود ، نرم افزار اجازه ادامه کار خود را ندارد.

- پیغام حد : بدین معنی است که شرایط طراحی خارج از محدوده تعریف شده برای برنامه می باشد

- پیغام یادداشت ها : شرایطی است که برای یافتن طراحی و ارائه راهکار مناسب باید بدان توجه نمود برای مثال محدوده های سرعت مجاز سیال

- پیغام پیشنهادی : در این پیغام ها پیشنهادهایی برای بهبود طراحی داده می شود.

خلاصه وضعیت حرارتی

این بخش محاسبات انتقال حرارت ، افت فشار و سطوح مورد نیاز را خلاصه می کند. برای اینکه طراح بتواند تصمیم ها لازم را برای طراحی حرارتی اتخاذ کند ، اطلاعات کافی برای او فراهم می شود.

بخش خلاصه وضعیت حرارتی به چهار قسمت زیر تقسیم می شود :

الف) عملکرد ( Performance )

ب) ضرایب و اختلاف دمای میانگین ( Coefficients & MTD )

ج) افت فشار ( Pressure Drop )

د) برگه TEMA

الف) عملکرد

این بخش خلاصه ای از شرایط مورد نیاز فرآیند ، مقادیر اساسی انتقال حرارت و ضرایب انتقال حرارت را فراهم می کند. این بخش از نتایج به صورت دو برگه عملکرد عمومی و تحلیل مقاومت گرمایی می گردد که در اینجا به توضیح آن ها پرداخته می شود.

- عملکرد عمومی

در این بخش سرعت های سیال به تفکیک گاز و مایعات ورودی و خروجی برای داخل و خارج لوله نشان داده می شوند. برای کاربردهای تغییر فاز ، دماهای ورودی و خروجی هر دو طرف مبدل همراه با دماهای نقطه شبنم و حباب داده میشود. در حالتی که در مبدل حرارتی تغییر فاز اتفاق می افتد ، ضرایب فیلم انتقال حرارت داخل و خارج لوله ، به صورت میانگین وزنی آنها گزارش می گردد. در کاربردهای تک فازی ، سرعت بر مبنای دانسیته میانگین می باشد. سرعت در کندانسورها بر مبنای شرایط ورودی و در تبخیرکننده ها بر مبنای شرایط خروجی است. پارامترهای کلی عملکرد مثل مقدار تبادل حرارت ، اختلاف دمای میانگین با هر ضریب تصحیح مورد قبول و سطح کلی موثر داده می شوند. در کاربردهای تغییر فاز چند جزئی ، میانگین وزنی اختلاف دمای میانگین بر پایه منحنی گرمایی محاسبه می گردد. ساختار مبدل که در خلاصه وضعیت تهیه می شود ، شامل : نوع TEMA ، مکان مبدل ، تعداد پوسته های موازی و متوالی ، اندازه مبدل ، تعداد لوله ها و قطر خارجی لوله ، نوع و برش بافل و تعداد گذرهای لوله می باشد.

- تحلیل مقاومت گرمایی

این بخش به طراح اطلاعاتی می دهد تا به او در ارزیابی سطوح مورد نیاز در شرایط تمیز ، رسوب پیش بینی شده و بیشترین شرایط رسوب کمک کند. شرایط تمیز فرض می کند که هیچ رسوبی وجود ندارد و ضریب کلی شامل مقاومت رسوب نیست و با استفاده از این ضریب کلی تمیز ، سطوح توسع یافته مورد نیاز برآورده گردد.

شرایط رسوب پیش بینی شده ، به طور مختصر ، عملکرد مبدل را با ضریب کلی بر اساس رسوب پیش بینی شده بیان می کند. نرم افزار در حالت بیشترین وضعیت رسوب دهی ، از فاکتورهای رسوب استفاده می کند و بسته به سطح موجود انتقال حرارت و افزایش آن ( اگر مبدل سطحی بیش از نیاز داشته باشد ) و یا کاهش آن ( اگر مبدل سطحی کمتر از نیاز داشته باشد ) مقدار حداکثر رسوب مجاز را محاسبه می کند. توزیع مقاومت کلی به طراح اجازه می دهد تا به راحتی مقاومت های حرارتی را ارزیابی کند. طراح باید به ستون Clean نگاه کند تا تعیین کند که کدام ضریب فیلم در حال محدود کردن است ، سپس باید به Spec.Foul نگاه کند تا تاثیر مقاومت های رسوب را ببیند. تفاوت بین سطح اضافی در وضعیت تمیز و وضعیت رسوب پیش بینی شده ، مقدار سطحی است که به دلیل حضور رسوب اضافه می شود. طراح باید عملی بودن مقاومت های رسوب مشخص را زمانی که آنها بخش وسیعی از سطح یعنی بیش از ۵۰% از سطح را اشغال می کنند ، ارزیابی کند.

ب) ضرایب و اختلاف دمای میانگین

این بخش اجزای مختلف هر ضریب فیلم را نشان می دهد. بسته به کاربرد ، یک یا بیشتر ضرایب انتقال حرارت تبرید بخار داغ ، میعان ، ضریب انتقال حرارت گرمای محسوس بخار و مایع ، ضرایب جوشش و مایع سرد زیر اشباع نشان داده خواهد شد. عدد رینولدز به راحتی به طراح کمک می کند که نوع جریان را تعیین کند. ضریب بازدهی پره که در تصحیح مقاومت حرارتی فیلم و مقاومت رسوب داخل لوله به کار می رود. دمای میانگین فلز میانگین دماهای ورودی و خروجی خارج لوله است. این دما تابعی از ضریب فیلم هر دو طرف است و در طراحی مکانیکی استفاده می شود. اختلاف دمای میانگین تصحیح شده برای کاربردهای بدون تغییر فاز حاصلضرب میانگین لگاریتمی اختلاف دما در ضریب تصحیح است. برای کاربردهای تغییر فاز ، فرآیند به چند بازه تقسیم می شود و برای هریک از آنها ، یک اختلاف دمای میانگین تعیین می شود. اختلاف دمای میانگین کلی مبدل حرارتی ، بر اساس میانگین وزنی این بازه ها بر مبنای بار گرمایی محاسبه می شود.

شارگرمایی عبارت است از حرارت منتقل شده در واحد سطح که در کاربردهای جوشش که شارگرمایی بالا می تواند منجر به تشکیل پوشش بخار بین دیواره لوله و مایع شود ، اهمیت دارد. مقدار بیشترین شارگرمایی ورودی که طراح تعیین می کند بر شاری که نرم افزار محاسبه می کند ارجحیت دارد.

ج) افت فشار

توزیع افت فشار یکی از مهمترین بخشهای خروجی است که باید مورد تحلیل قرار گیرد. طراح باید توجه کند که آیا افت فشار در جاهایی که انتقال حرارت ناچیزی وجود دارد ( مثل ورودی نازل ، ورودی دسته لوله ، در میان دسته لوله ، خروجی دسته لوله و خروجی نازل ) رخ می دهد یا نه. اگر در نازل افت فشار زیادی رخ دهد ، افزایش اندازه نازل باید لحاظ شود و در صورتی که ورودی و خروجی دسته لوله زیاد باشد ، افزایش سطح دسته لوله باید در نظر گرفته شود. نرم افزار افت فشار حالت رسوب دار را که در لوله با تخمین ضخامتی برای رسوب که بر مبنای مقاومت طرف رسوب بوده و باعث کاهش سطح مقطع جریان میشود ، محاسبه می کند.

توزیع سرعت بین نازل ورودی و خروجی برای مراجعه طراح نشان داده می شود. برای کاربردهای دوفازی سرعت های جریان متقاطع ، بر مبنای بیشترین جریان بخار در میان بافل ها و یا لوله ها ، می باشد.

خلاصه وضعیت مکانیکی

بخش خلاصه وضعیت مکانیکی به سه بخش تقسیم می شود :

الف) ابعاد مبدل (Exchanger Dimensions )

ب) آنالیز ارتعاش و تشدید ( Vibration & Resonance Analysis )

ج) نقشه نصب و آرایش صفحه لوله ها ( Setting Plan & tubesheet Layout )

الف) ابعاد مبدل

ابعاد پوسته ، کلگی جلویی ، نازل ، لوله ها و دسته لوله ها به طور خلاصه در این خروجی توضیح داده شده است. برخی از آیتم های این شاخه عبارتند از : قطر سیلندر ، نازل ها ، تعداد و طول لوله ها ، برش بافل

ب) آنالیز ارتعاش و تشدید

ارتعاش لوله بر اثر جریان بر پوسته مبدل حرارتی می تواند باعث آسیب های جدی بر دسته لوله شود. این نکته حائز اهمیت است که با انجام تغییراتی در مراحل طراحی ، امکان وقوع ارتعاش را محدود کرد تا از آسیب های ارتعاش احتمالی جلوگیری شود. استاندارد TEMA شامل دو راه برای تحلیل ارتعاش می باشد که در برنامه های Hetran انجام می شود.

ج) نقشه نصب و آرایش صفحه لوله ها

نقشه نصب یک ترسیم کلی از مبدل حرارتی ایجاد می کند که در آن نوع کلگی ها ، نوع فلنج ها ، موقعیت نازل ها و جایگاه واقعی بافل ها را در کنار نازل های ورودی و خروجی پوسته مشخص می شود.

نقشه آرایش لوله ها یک ترسیم کلی از چیدمان انتخاب شده لوله ها ایجاد می کند که در آن نازل های پوسته ، لوله ها ، صفحه نگهدارنده ، برش بافل ، مسیر گذرها ، آرایش لوله ، گام لوله و تعداد لوله در هر ردیف مشخص می شود. این نقشه برای فهمیدن و حل کردن مشکلات سرعت های بالا در ورودی و خروجی پوسته و دسته لوله مفید است.

جزئیات محاسبه ( Calculation Details )

شاخه جزئیات محاسبه به شش بخش تقسیم می شود :

تحلیل بازه های داخل لوله ( Interval Analysis – Tube Side )

تحلیل بازه های داخل پوسته ( Interval Analysis – Shell Side )

منحنی تعادلی بخار- مایع طرف گرم ( VLE – Hot Side )

منحنی تعادلی بخار- مایع طرف سرد ( VLE – Cold Side )

حداکثر ارزیابی ( Maximum Rating )

حدود دمای خواص (Property Temperature Limits )

تحلیل بازه های داخل لوله / پوسته

بخش تحلیل بازه ها ، جدولی با مقادیر خواص مایع ، خواص بخار ، عملکرد ، ضرایب انتقال حرارت و بار گرمایی در محدوده دمایی بخش لوله را برای طراح فراهم می کند. این اطلاعات به صورت برگه هایی به شرح نشان داده خواهند شد :

- خواص مایع

- خواص بخار

- عملکرد

- ضریب انتقال حرارت- تک فازی

- ضریب انتقال حرارت- میعان

- ضریب انتقال حرارت – تبخیر

- بارگرمایی

منحنی تعادلی بخار- مایع طرف گرم / سرد

در صورتی که نرم افزار Hetran منحنی گرما را تولید کرده باشد ، به تبع اطلاعات تعادلی بخار و مایع نیز فراهم خواهند شد. این بخش شامل نتایج زیر خواهد بود :

- تعادل بخار- مایع

- جزئیات میعان / تبخیر

- خواص بخار

- خواص مایع

آشنایی با نرم افزار Aerotran

نرم افزار Aerotran نرم افزاری است که جهت طراحی ، ارزیابی و شبیه سازی مبدل های حرارتی که در آن جریان گاز عمود بر دسته ای از لوله ها عبور می کند ، طراحی شده است. انواع مبدل های هوایی که در نرم افزار Aerotran پوشش داده شده اند عبارتند از : کولرهای هوایی ، مبدل های اکونومایزر خروجی کوره ها و بخش جابجایی کوره ها. علاوه بر این نرم افزار اغلب کاربردهای صنعتی این نوع مبدل ها را شامل کندانسورها ، تبخیر کننده ها و مبدل های بدون تغییر فاز را پوشش می دهد. برای مبدل های حرارتی هوایی برنامه می تواند تعداد فن های مورد نیاز را برای حالت های جریان اجباری و القایی و در مورد انواع مختلف پره محاسبه نماید. در حالت کلی نرم افزار سه حالت اجرایی به شرح زیر دارد : طراحی ، ارزیابی ، شبیه سازی

در حالت طراحی برنامه برای مقدار انتقال حرارتی مشخص ، حداقل اندازه مبدل را با توجه به میزان انتقال حرارت ، افت فشار مجاز و سرعت های سیال بهینه سازی مینماید. همچنین نرم افزار طراحی دقیقی را با تمامی جزئیات در چندین مورد انجام می دهد. در این حالت مهندس طراح می تواند پارامترهای دبی جریان هوا و یا دمای سیال خروجی را به نحوی تغییر دهد که به نرم افزار اجازه دهد هزینه های عملیاتی و یا اندازه کولر بهینه گردد. زمانی که نرم افزار اجرا گردد مسیر بهینه سازی را نیز با جزئیات مشخص می کند که گزینه های بیشتری جهت طراحی مناسب در اختیار طراحی قرار گیرد. این گزینه ها ( یا به عبارت دیگر طراحی های میانی ) تاثیر قیود را در کنترل بهینه سازی نشان می دهد و بیان می کند که کدام پارامترها جهت کاهش اندازه مبدل حرارتی بایستی اصلاح گردد.

در حالت ارزیابی کارایی یک کولر هوایی موجود با ابعاد و شرایط عملیاتی مشخص مورد بررسی قرار گیرد. برنامه در این حالت سطح انتقال حرارت موجود را مورد بررسی قرار می دهد که آیا کولر جوابگوی انتقال حرارت در شرایط عملیاتی جریان ورودی شرایط جریان های خروجی را پیش بینی نماید.

بطور کلی، Aerotran مجموعه گسترده ای از داده های پیش فرض طراحی دارد که کمک شایانی در کاهش حجم داده های ورودی در هنگام طراحی به طراح می نماید.

جهت انجام محاسبات پیچیده تبخیر و میعان که نیاز حیاتی به اطلاعات تعادل بخار- مایع وجود دارد ، طراح علاوه بر این که می تواند داده های تعادلی ، خواص فیزیکی دلخواه خود را در دماهای مختلف به نرم افزار دهد ، می تواند به سادگی از بانک اطلاعاتی نرم افزار استفاده نماید.

برنامه دارای روش ها و رویه های پایه طراحی مکانیکی بر اساس استاندارد API ۶۶۱ می باشد و از این رو میتواند در تخمین هزینه کمک فراوانی به طراح نماید. با وجود این ، طراحی تفصیلی مکانیکی خارج از اهداف برنامه Aerotran قرار دارد.

روش های طراحی نرم افزار Aerotran

در حالت طراحی ، نرم افزار پیکربندی را برای مبدل حرارتی جستجو می کند که شرایط مطلوب فرآیند را تامین کند. این نرم افزار تعدادی از پارامترهای هندسی را هنگام جستجو به طور خود کار تغییر می دهد. از آنجا که نرم افزار حاضر نمی تواند همه پیکر بندی های ممکن را به طور خودکار ارزیابی کند بنابراین نمی تواند منجر به بهینه سازی تمام عیاری شود ، اما طراح می تواند تغییراتی را در پیکربندی ایجاد کند که منجر به طراحی بهتری شود.

نرم افزار در جستجوی طراحی است که موارد زیر را تامین کند :

- سطح کافی برای انتقال حرارت مورد نیاز

- افت فشار در محدوده مجاز

- اندازه فیزیکی قابل قبول

- سرعت های قابل قبول سیال

- عملی بودن ساخت مکانیکی

علاوه بر همه مطالب ذکر شده ، نرم افزار می تواند هزینه هر طراحی را تخمین بزند که البته هزینه بر استدلال نرم افزار در بهینه سازی تاثیری ندارد. بیش از ۳۰ پارامتر مکانیکی وجود دارند که به طور مستقیم یا غیر مستقیم بر بازده حرارتی مبدل تاثیر می گذارند که برای نرم افزار ارزیابی همه ترکیبات این پارامترها عملی نیست. بنابراین نرم افزار فقط تعدادی از پارامترها را که نسبتاً مستقل از فرآیند ، عملیات ، نگه داری یا در نظر گرفتن طرز ساخت هستند ، به طور خودکار تغییر می دهد.

پارامترهایی که به طور خودکار بهینه می شوند عبارتند از : عرض باندل ، تعداد ردیف های لوله ، باندل ها در واحدهای سری و موازی ، طول لوله ها ، تعداد گذرهای لوله ، تعداد لوله ها و تعداد فن.

سایر پارامترها را مهندس طراح باید بر مبنای دید صحیح مهندسی بهینه سازی کند. برخی از مهمترین پارامترها عبارتند از : قطر خارجی لوله ، نوع پره ، جنس مواد ، گام لوله ، ابعاد پره ، اندازه های نازل ، نوع لوله ، دانسیته پره ، شرایط لازم برای فن ، ضخامت دیواره لوله ، جهت گیری مبدل ، آرایش لوله ها و نوع صفحه لوله.

آشنایی با نرم افزار Teams

برنامه Aspen Teams ، مجموعه کامل و جامعی از برنامه های کامپیوتری برای طراحی مکانیکی و ارزیابی مبدل های پوسته و لوله و مخازن تحت فشار پایه می باشد.

در حالت طراحی ، این برنامه ابعاد مطلوبی برای همه اجزا بر اساس ویژگی های طراحی تعیین می کند.

در حالت ارزیابی ، برنامه ابعاد مشخص هر یک از اجزا را برای مطابقت با کدهای کاربردی و استانداردها بر اساس شرایط طراحی کنترل می کند.

برنامه علاوه بر محاسبه طراحی مکانیکی ، تخمینی از جزئیات هزینه ها ، صورت حساب کاملی از مواد و ترسیمات جزئیات را از طریق ابزارهای متعدد گرافیکی نشان می دهد.

Aspen Teams، میزان گسترده ای از جایگزین های ساختاری را پوشش می دهد از جمله تمام انواع کلگی ها، فلنج ها، نازل ها و اتصالات انبساط. این برنامه ها با همه مفاد استاندارد انجمن تولید کنندگان مبدل های حرارتی لوله ای ( TEMA ) و سایر کدهای طراحی مکانیکی مطابقت دارد. نسخه های موجود با ASME ( کد آمریکایی ) ، CODAP ( کد فرانسوی ) و AD Merkblatter ( کد آلمانی ) هماهنگی دارند. این برنامه ها به طور مرتب همزمان با اصلاحات و ضمائم صادر شده توسط TEMA و مجریان کد به روز درآورده می شوند.

طراح می تواند همه اجزا را در یک برنامه طراحی کند ، به طوریکه برنامه تاثیر متقابل عناصر متعدد را مورد توجه قرار دهد و یا اینکه اگر مایل است میتواند هر برنامه را به طور جداگانه طراحی نماید. هر بخش می تواند با ویژگی مخصوص به خودش طراحی شود.

این برنامه طراحی فلنج ها ، تقویت نازل ها و اتصالات انبساط را بهینه سازی می کند. و به طور اتوماتیک امکانات متعددی را تست کرده و بهترین طرح را بر اساس اولویت های ویژه کاری و هزینه های مواد انتخاب می کند.

برنامه Teams درجه بالایی از انعطاف پذیری برای جاگذاری نازل ها ، کوپلینگ ها ، نگه دارنده های پوسته ، اتصالات انبساط ، دسته بالابر ارائه می دهد و نیز کنترل جامعی برای ناسازگاری میان اتصالات ارائه می دهد.

برنامه Teams محاسبات فشارهای داخلی و خارجی را انجام می دهد و خلاصه ای از حداقل ضخامت برای فشار خارجی مفروض ، حداکثر فشار خارجی برای ضخامت واقعی ، یا حداکثر اندازه برای فشار خارجی معین و ضخامت واقعی را ارائه می دهد.

برنامه به طور اتوماتیک به بانک اطلاعاتی ذخیره شده خصوصیات مواد دسترسی دارد ، از جمله : چگالی ، فشار مجاز ، مدول الاسیسیته ، ضریب انبساط حرارتی ، رسانایی حرارتی و ضخامت ماکزیمم.

بانک های اطلاعاتی در دسترس ASTM( آمریکایی ) ، AFNOR ( فرانسوی ) و DIN ( آلمانی ) می باشند. هم چنین طراح می تواند بانک اطلاعاتی شخصی خود را از مواد بسازد تا بتواند از آن در ارتباط با بانک های اطلاعاتی استاندارد استفاده کند. طراح می تواند این کار را با استفاده از برنامه بانک اطلاعاتی Primetals انجام دهد.

بسیاری از مواد مهم و استاندارهای طراحی نیز به صورت ذخیره شده است ، مانند : برنامه استاندارد لوله بر اساس استاندارهای ANSI ، ISO و DIN و طراحی های استاندارد فلنج بر اساس استانداردهای ANSI ، API و DIN.

Teams ، همچنین از چند پایگاه داده استفاده می کند که به طور اتوماتیک در خلال اجرای برنامه در دسترس می باشد. شامل : هزینه های مواد ، استانداردهای مواد ( به عنوان مثال شیوه های خرید ، عوامل تکمیلی ) ، استانداردهای ساخت ( به عنوان مثال حداکثر ابعاد غلتک ، مراحل استحکام نازل ، هزینه های کار ) ، ارتباط روش ها برای هر بخش از راه طبقه بندی مواد ، عوامل موثر بر کار برای هر نوع کاربردی.

طراح می تواند پایگاه داده را برای منعکس کردن طراحی شرکت و استانداردهای ساخت و هزینه های مواد اصلاح کند. برای انجام این تغییرات می تواند از برنامه Newcost استفاده کند.

دو سطح ترسیمی از برنامه Teams وجود دارد که ترسیمات طراحی ( شامل نقشه نصب ، ترسیم مقطعی ، آرایش دسته لوله و صفحه لوله ) و ترسیمات ساخت ( شامل ترسیمات جزئیات برای همه اجزا ) می باشد.

Teams حق انتخاب های زیادی برای ایجاد ترسیمات خود پیشنهاد می کند.

استفاده از برنامه ترسیم ، از نمایشگرهای متعدد، پلاترها و پرینترهای لیزری پشتیبانی کرده و همچنین می تواند با بسیاری از برنامه های CAD و فایل های مشترک DXF یا IGES ارتباط داشته باشد.

برنامه Props

Props برنامه ای است که خصوصیات فیزیکی شیمیایی از سه منبع ممکن را مورد ارزیابی قرار می دهد :

- بانک اطلاعاتی Aspen B-jac

- بانک اطلاعت شخصی طراح ، ساخته شده توسط برنامه Priprops

- Aspen properties plus ( تنها در صورت ایجاد منحنی تعادلی بخار- مایع می تواند در دسترس باشد )

طراح می تواند از این برنامه به عنوان یک برنامه مستقل برای نشان دادن یا پرینت خصوصیات یک جزء و یا ترکیب چند جزئی ، استفاده کند. طراح می تواند خصوصیات وابسته به دما را در یک نقطه دمای مشخص یا حتی تعدادی از دماها با استفاده از فواصل دمایی مشخص ، درخواست کند و همچنین می تواند درخواست کند منحنی تعادلی بخار- مایع نمایش داده شود.

طراح همچنین به طور مستقیم به بانک های اطلاعاتی سایر برنامه های Aspen B-jac مانند Hetran و Aerotran دسترسی دارد. همین منوال مورد استفاده در props در هریک از این برنامه ها وجود دارد.

بانک اطلاعاتی استاندارد B-jac شامل بیش از ۱۵۰۰ مورد مواد شیمیایی خالص و مرکب است که در فرآیند شیمیایی ، نفت خام ( پترولیوم ) و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. طراح می تواند هر جزء را یا با اسم کامل یا با فرمول شیمیایی آن بازیابی کند.

اکثر اجزاء با خصوصیات مایع و گاز ذخیره شده اند ، گرچه برخی با خصوصیات فقط مایع و مابقی با خصوصیات فقط گاز ذخیره شده اند. هر خصوصیت وابسته به دما برای هر جزء ، میزان دمایی دارد که به آن مرتبط است. طراح زمانی که سعی کند به خصوصیتی دسترسی داشته باشد که از میزان دمای ذخیره شده خارج باشد با اخطار روبرو خواهد شد.

به عنوان یک انتخاب ، طراح می تواند بانک اطلاعاتی شخصی با استفاده از برنامه Aspen B-jac به نام Priprops بسازد. این برنامه به وی اجازه می دهد که داده هایش را در بانک اطلاعاتی تحت نام مخصوص خود ذخیره کند و می تواند هر جزء را در بانک اطلاعات شخصی خود با آن هایی که در بانک اطلاعاتی B-jac موجود است ، ترکیب نماید.

برنامه Qchex

برنامه Qchex ، هزینه بودجه برای مبدل های پوسته و لوله را محاسبه می کند. این تنها نسخه مستقل از روش های تخمین هزینه است که در برنامه طراحی حرارتی Aspen Hetran ساخته شده است.

این روش های تخمین هزینه زیر مجموعه ای از روش های تخمین هزینه هستند که قسمتی از برنامه Teams ، تخمین هزینه جزئیات و ترسیمات مبدل پوسته و لوله می باشند. در حالیکه Teams طراحی مکانیکی کاملی را انجام داده و ساخت هر جزء را شبیه سازی می کند ، Qchex تنها طراحی مکانیکی جزئی را انجام داده و ضخامت برخی از اجزاء را تخمین می زند. این برنامه ساخت برخی از اجزاء را شبیه سازی کرده در حالیکه بیشتر از همبستگی عملی برای دیگر اجزاء استفاده می کند.

برنامه Qchex از پایگاه داده هزینه های مواد و استانداردهای ساخت استفاده می کند. این همان پایگاه داده ای است که برنامه Teams از آن استفاده می کند. پایگاه داده می تواند با Cost option تغییر کند.

دقت تخمین های بدست آمده از برنامه Qchex بستگی به عوامل زیادی دارد ، از جمله : جزئیاتی که مبدل حرارتی در آن تعیین شده ، میزان مواد مورد نیاز ، انحراف از استاندارد ساخت ، نیازمندی به حداکثر شرایط طراحی ، استفاده از مواد مطلوب ( آلیاژهای با کیفیت ) ، درجه رقابت ، کشور یا منطقه ای که مبدل حرارتی خریداری شده یا نصب شده است.

اگر طراح به هر دو برنامه Qchex و Teams دسترسی دارد ، می تواند بر اساس معیارهای زیر از برنامه مناسب استفاده کند :

استفاده از Qchex / استفاده از Teams

زمانیکه به هزینه بودجه نیاز دارد / زمانیکه به هزینه دقیق نیاز دارد

زمانیکه از ترکیب دقیق شناخت نسبتا کمی دارد / زمانیکه می خواهد جزئیات دقیق را بداند

زمانیکه طراحی مکانیکی کلی کافی است / زمانیکه طراحی مکانیکی دقیق مورد نیاز است

زمانیکه نیاز به جزئیات کار و مواد ندارد / زمانیکه به جزئیات لیست مواد و کار نیاز است

برنامه Ensea

Ensea ، برنامه ای است که محل حفره ها و مجراهای لوله بروی صفحه لوله مبدل حرارتی پوسته و لوله را طراحی می کند. این برنامه عملا همه اندازه ها و چیدمان های مورد نیاز در صنعت مبدل های حرارتی را پوشش می دهد. برنامه علاوه بر تعیین محل حفره ها ، مکان برش های بافل و تعداد مناسب tie rod ها را تعیین می کند.

این برنامه سه روش بهینه سازی دارد که عبارتند از :

- حداکثر سازی تعداد لوله ها برای قطر پوسته مشخص

- بهینه سازی چیدمان برای قطر پوسته مشخص و تعداد لوله ها

- حداقل سازی قطر پوسته برای تعداد مشخصی از لوله ها

این چیدمان می تواند از بالا به پایین متقارن یا نامتقارن باشد ، که همیشه از راست به چپ متقارن است. برای چیدمان های چندگذر ، این برنامه روش بهینه پیشرفته ای دارد که پارتیشن های عبوری را حرکت می دهد تا تعداد لوله ها را به حداکثر برساند در حالیکه به طور منطقی تعداد لوله ها را در هر عبور متعادل نگاه می دارد.

برنامه Ensea توانایی های زیادی برای چیدمان لوله های U شکل دارد. برنامه جدول خمیدگی U را تعیین می کند و تعداد و طول هر لوله Uشکل را نشان می دهد و طول کلی همه لوله ها را محاسبه می کند.

بخش های مناسب استاندارد TEMA در برنامه ساخته شده است تا مقدار های پیش فرض را برای مرتب سازی فراهم کند. پیش فرض ها در صورت تمایل می توانند باطل شوند.

به عنوان بخشی از خروجی برنامه Ensea ، طراح می تواند ترسیمی از چیدمان صفحه لوله را ایجاد کند که بتواند به ابزارهای گرافیکی متعدد و سیستم های کد ( CAD ) قابل ارسال باشد.

برنامه Ensea همچنین امکان تغییر تعداد ردیف لوله ها و تعداد لوله ها در هر ردیف را فراهم می کند و یا اینکه اگر آرایش صفحه لوله موجود است می توان آرایش را دوباره انجام داده و با مشخص کردن داده ردیف لوله ، ترسیم را انجام داد.

برنامه Ensea، محتوی همان روشهای آرایش صفحه لوله است که در برنامه طراحی حرارتی Hetran، و برنامه طراحی مکانیکی Teams، مورد استفاده قرار میگیرد. بنابراین آرایش صفحه لوله که توسط برنامه Ensea تعیین شده است ، با تعداد لوله مورد استفاده در برنامه Hetran که در حالت طراحی به کار میرود هماهنگی دارد .

برنامه Metals

Metals، برنامه ای است که خواص مواد مورد استفاده در ساخت مخازن تحت فشار را بازبینی می کند. این برنامه شامل حیطه گسترده ای از فلزات خالص و آلیاژها به اشکال بسیار متفاوت ( به عنوان مثال، لوله ، صفحه ، قطعه کوره ای ) می باشد. همچنین شامل مواد غیر فلزی به فرم واشر نیز می باشد.

برنامه Metals به بانک اطلاعاتی مواد دسترسی دارد . این همان بانک اطلاعاتی است که از برنامه طراحی مکانیکی Teams، و برنامه طراحی حرارتی Hetran و Aerotran به دست آمده است. بانک اطلاعات بر اساس استاندارد مواد یا کشور اصلی ، به چند بخش تقسیم شده است ، برای مثال : ASTM برای مواد آمریکایی ،AFNOR برای مواد فرانسوی ، DIN برای مواد آلمانی. طراح می توان با استفاده از چهارم رقم معرف ماده B-jac ، مشخص کند که چه ماده ای را نیاز دارد. همچنین دو رقم کلی معرف ماده وجود دارد که می تواند از آنها در برنامه های Hetran ،Aerotran وTeams استفاده کند. این معرفهای کلی ماده ، ماده کلی را ( به عنوان مثال استیل کربن ) ، به جای طبقه مشخصی از مواد معرفی میکنند . این برنامه تصمیم میگیرد که کدام ماده مخصوص با ویژگیهایی بر اساس اندازه و نوع ماده مورد استفاده قرار گیرد. طراح میتواند تعیین کند که از چه مواد بخصوصی برای وظایف کل ماده با استفاده از پایگاه داده Defmats استفاده کند.

داده های وابسته به دما ( به عنوان مثال فشار مجاز ) به شکل ویژگی های داده مطابق با داده مفروض در منبع، ذخیره شده است. برای دماهای داده های ذخیره شده ، برنامه وارد عمل می شود و برای دماهای خارج از داده های ذخیره شده ، برنامه به مقدار صفر برخواهد گشت.

بانک اطلاعات همچنین شامل اطلاعات هزینه می باشد که بر اساس قیمت هر واحد وزنی ذخیره شده است ( به عنوان مثال $/b یا $/kg )، به جز لوله که بر اساس قیمت هر واحد طولی ذخیره شده است ( به عنوان مثال $/ft یا $/m ) برای ۱۹.۰۵ میلی متر قطر خارجی ، ۱.۶۵ میلی متر ضخامت لوله. می توان با استفاده از پایگاه داده هزینه ، اطلاعات هزینه را تغییر داد.

برنامه Metals ، خواص وابسته به دما در محدوده دمایی که طراح در ورودی تعیین می کند را بازبینی می کند. طراح همچنین می تواند از برنامه Metals برای جستجوی نام ماده یا رقم مشخص ( به عنوان مثالSA-۲۴۰ ) استفاده کند و اگر از ماده ای استفاده می کند که در بانک اطلاعاتی استاندارد B-jac ، موجود نیست ، می تواند بانک اطلاعاتی شخصی خود را با برنامه Primetals بسازد.

برنامه Primetal

Primetal، برنامه ای است که به طراح اجازه می دهد تا بانک اطلاعاتی مواد خود را ایجاد کند که تکمیل کننده مواد موجود در بانک اطلاعاتی برنامه Metalsاست.

مواد می توانند به شکل صفحه ، لوله ، قطعه کوره ای ، کوپلینگ ، پیج و واشر باشند . زمانیکه طراح نام ماده را تعیین می کند و خصوصیات ماده را ذخیره می نماید ، می تواند نام ماده جدید را در هریک از برنامه های Aspen B-jac ،که نامهای مواد مشخص در آن مجاز است ، استفاده کند.

برنامه Primetal عملکردهای زیر را ارائه می دهد :

- اضافه کردن ماده

- اصلاح کردن خصوصیات ماده

- حذف ماده

- نمایش و یا پرینت لیست مواد

- نمایش و یا پرینت خصوصیات مواد

این برنامه نیاز به فایل اطلاعاتی ورودی ندارد ، به این دلیل که تمامی داده ها در بانک اطلاعاتی ذخیره شده است. طراح داده های ورودی را مستقیما در برنامهPrimetal در زمان استفاده، مشخص می کند. اطلاعات ورودی می تواند در هر یک از واحدهای US ، SI و یا متریک مشخص شوندو به سه دسته تقسیم می شوند : اسامی ، ویژگیهای ثابت ، ویژگیهای وابسته به دما

اسامی عبارتند از :

- اسم کامل ( تا ۷۸ حرف )

- اسم کوتاه ( تا ۳۹ حرف ) برای خروجی طراحی مکانیکی

- نام بسیار کوتاه ( تا ۲۴ حرف ) برای لیست مواد

ویژگیهای ثابت شامل :

- کلاس و نوع ماده

- قیمت و رواج

- تعداد ماده معادل برای لوله ، صفحه ، قطعه کوره ای ، کوپلینگ

- چگالی

- حداقل ضخامت

- تعداد پی و تعداد گروه

- جدول فشار خارجی

- حداقل کشش

- ماکزیمم ضخامت برای مصونیت از اشعه ایکس

- ضریب پواسون

- حداقل و حداکثر قطر معتبر

ویژگیهای وابسته حرارتی شامل :

- رسانایی حرارتی

- فشار مجاز

- ضریب انبساط حرارتی

- مدول الاستیسیته

- شدت فشار

- مقاومت کششی

برنامه Newcost

Newcost، برنامه نگاهدارنده پایگاه داده است که برای اصلاح و پرینت لیست فایلهای هزینه کار و مواد در ارتباط با برنامه های Aspen B-jac طراحی شده است که تخمین هزینه را نشان می دهد.

B-jac، یک پایگاه داده استاندارد برای هر یک از نسخه های برنامه فراهم می کند. زمانیکه طراح تغییری در پایگاه داده می دهد ، تغییرات وی همه مقادیر موجود در پایگاه داده استاندارد را باطل می کند.

برای شروع کاردر پایگاه داده Newcost ، ابتدا طراح باید شاخه کاری خود را به جایی که می خواهد پایگاه داده تغییر یافته در آن مستقر شود ، تغییر دهد. این می تواند همان شاخه برنامه های Aspen B- یا سایر زیر شاخه های کاربر باشد. طراح وقتی با استفاده از برنامه Newcost، تغییری انجام می دهد ، تغییرات همواره در شاخه جاری وی ذخیره می شود. بدین ترتیب می تواند پایگاههای داده جداگانه ای بر شاخه های مختلف بسازد ، که نیازمندیهای هزینه ای متفاوت برای طرح ها و پیشنهادات متفاوت را انعکاس دهد.

برنامه Newcostامکان دسترسی به ۶ پایگاه داده متفاوت را می دهد . که عبارتند از :

۱. هزینه کلی و تطبیق کاری

۲. استانداردهای ساخت و اجرایی

۳. استانداردهای مواد وابسته به ساخت

۴. استانداردهای جوشکاری

۵. عوامل موثر کار

۶. هزینه های مواد

منابع و مؤاخذ

۱- طراحی مبدل های صنعتی با ASPEN B-JAC

نویسندگان : مهندس غلامرضا باغمیشه ، مهندس معصومه مراد زاده ، مهندس رضا درستی ، مهندس سید مهدی هدایت زاده

۲- طراحی مبدل های حرارتی با + ASPEN HHFS

تالیف : مهندس ابوالفضل جاوونی

۳- مبادله کن های گرما

تالیف : Sadik Kakac , Hongtan Liu

ترجمه : دکتر سپهر صنایع

۴- Fundamentals of Heat Exchanger Design

تالیف : Ramesh K.Shah , Dusan P.Sekulic

۵- Heat Exchanger Design Handbook

تالیف : E U Schlunder

۶- سایت باشگاه مهندسان ایران www.iran_eng.com

۷- سایت انجمن علمی تامین مقالات رایگان www. gigapaper.com

۸- سایت مرجع متخصصین ایران www.irexpert.ir

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 دوم)

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)

مشخصات

تعداد صفحات: 125 تاریخ درج: ۱۳۹۴/۸/۲۷ منبع: دیتاسرا

خرید آنلاین

عنوان: دسته بندی مبدل های حرارتی، اصول طراحی و شبیه سازی آن و کاربردهایش‎ (بخش پنجم) حجم: 585.00 کیلوبایت قیمت: 119500 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com نرم افزارهای مورد نیاز: winrar - adobe acrobat - office