عنوان پایان‌نامه
درنظرگرفتن افت فشار درشبکه های مبدل حرارتی شامل انواع مختلف مبدل
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 887.
- تاریخ دفاع
- ۲۸ تیر ۱۳۸۸
- دانشجو
- جعفر دشتبانی
- استاد راهنما
- محمدحسن پنجه شاهی
- چکیده
- شبکه¬ی مبدل¬های حرارتی در فرایندهای شیمیایی، در اغلب موارد نیازمند استفاده از مبدل-های خاص با نوع متفاوت (و اکثراً گران¬تر) می باشد. از این¬رو ملاحظات اقتصادی طراحی این شبکه¬ها شدیداً حائز اهمیت می¬باشد و لازم است تا تاثیرات اقتصادی استفاده از مبدل¬های مختلف قبل از طراحی تفصیلی مشخص شود. از طرف دیگر برای ایجاد هماهنگی بین مراحل هدف¬گذاری وسنتز با مرحله¬ی طراحی تفصیلی، نیاز است تا همانند مرحله¬ی طراحی تفصیلی، در مرحله¬ی هدف¬گذاری نیز از افت¬فشارهای جریان به جای ضرایب فرضی انتقال حرارت استفاده شود. در این پایان¬نامه روش جدیدی برای هدف¬گذاری شبکه¬های مبدل حرارتی شامل انواع مختلف مبدل، ارائه شده است که با استفاده از آن می¬توان یک هدف¬گذاری واقعی را که کمترین اختلاف را با طراحی نهایی دارد، انجام داد. این روش با استفاده از افت¬فشارهای تعیین شده برای جریان¬ها و همچنین نوع مبدل نصب شده بر روی آن، ضرایب انتقال حرارت مناسب آن¬را محاسبه می¬کند. باتوجه به این¬که این ضرایب بصورت ترکیب¬وار محاسبه می¬شود، پس دارای دقت فوق¬العاده¬ای خواهند بود. همچنین با این روش می¬توان نحوه¬ی توزیع سطح موردنیاز کل شبکه و نیز تعداد مبدل¬ها را بین انواع مختلف مبدل¬های موجود در شبکه، مشخص کرد. با استفاده از این اطلاعات می¬توان تاثیرات اقتصادی انواع مبدل¬های بکار رفته در شبکه را در مرحله¬ی هدف¬گذاری لحاظ کرد. با این نحوه¬ی توزیع حاصل، به یک تقابل صحیح بین انرژی مصرفی شبکه و میزان سرمایه-گذاری می¬رسیم که در نهایت منجر به ایجاد یک ساختار بهینه¬ی اولیه برای شبکه مبدل¬ها با انواع مختلف مبدل می¬شود. در این پایان¬نامه، روش جدید ارائه شده، بصورت خاص برروی شبکه¬ی مبدل شامل مبدل¬های پوسته¬ولوله و صفحه-پره اعمال شده است تا بتوان اولاً روش ارائه شده را ارزیابی کرد و دوم اینکه تاثیر اقتصادی استفاده از مبدل¬های صفحه¬-پره را همراه با مبدل¬های پوسته¬ولوله در مراحل هدف-گذاری تا طراحی نهایی شبکه مشخص کرد. نتایج حاصل از مطالعه¬ی موردی نشان داد که اولاً با روش ارائه شده، می¬توان اختلاف بین مراحل هدف¬گذاری و طراحی نهایی را تاحد قابل قبولی کاهش داد و دوم اینکه در حال حاضر استفاده از مبدل¬های صفحه-پره همراه باپوسته¬ولوله موجب افزایش هزینه¬ی سالیانه¬ی کل شبکه خواهد شد.
- Abstract
- Heat exchanger network in chemical and process Industries often require different heat transfer devices. The economic implications of such network designs are often very significant; so it is important that the performance of such networks be reliably determined before their actual designs. Also it's necessary that we use actual values for heat transfer coefficients in targeting stage. This thesis develops a new method for targeting and design of heat exchanger networks in grassroots design, witch allows area and capital cost targets to take account of differences in exchanger types and consideration of streams allowable pressure drops in calculation of real heat transfer coefficient instead of assumed ones. This cause that we can determine match-wise heat transfer coefficients in different exchangers in the network. This method is capable to estimate distribution of the heat transfer surface area and of the total number of heat transfer units between different exchanger types in the network. It allows the original cost laws of the different exchanger to be handled them without having to change them. The method is able to predict the correct optimum necessary to initialize a design and consequently able to direct the designer to the best optimum energy recovery level and optimum design. It has been found to give satisfactory results and better capital cost targets in a case study consist of Shell & Tube and Plate-Fin heat exchangers, than the existing procedures.
