تحلیل نحوه توزیع جریانهای سمت پوسته مبادله کن‌های گرمایی پوسته- لوله‌ به روش مدل‌سازی شبکه هیدرولیکی جریان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، دانشگاه علم و فن ارومیه، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در این مقاله مقایسه دبی جرمی جریانهای مختلف سمت پوسته مبادله­کن‌های گرمایی بر اساس تغییرات برش بافل و فاصله بافل از هم به روش شبکه هیدرولیکی جریان مورد بررسی قرار گرفت. نحوه توزیع جریان نقش مهمی در دستیابی به بازده دمائی بالا و کارکرد مؤثر مبادله­کن‌های گرمایی پوسته- لوله دارد، بطوریکه توزیع یکنواخت باعث کاهش ارتعاش و نویز مبادله­کن خواهد شد. همچنین بررسی دبی جریان‌های مختلف اهمیت زیادی برای درک الگوی انتقال گرما و افت فشار مبادله­کن‌های گرمایی دارد. بنابراین نحوه طراحی مبادله­کن‌های گرمایی پوسته - لوله‌، بویژه نحوه تأثیر فاصله بافل‌ها و برش بافل روی دبی جریان در این مطالعه بررسی خواهد شد. در این مطالعه از اصول شبکه هیدرولیکی جریان برای ارزیابی نحوه توزیع دبی‌ جریان مقاطع مختلف مبادله­کن گرمایی استفاده شده است. براساس نتایج بدست آمده نحوه پیکربندی بافل‌ها، شامل برش بافل و فاصله بافل‌ها از هم تاثیرگذار در دبی جریان مقاطع مختلف بافل و نحوه توزیع جریان سمت پوسته می‌باشد. همچنین بیشترین دبی جریان سمت پوسته مربوط به جریان مقطع پنجره بافل می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Tinker T., Shell-side Heat Transfer Characteristics of Segmentally Baffled Shell-and-tube Exchangers, ASME Paper No. 47-A-130 ,1947.
[2]  Tinker T., Shell-Side Characteristics of Shell-and-tube Heat Exchangers, Parts I, II and III, Proc. General Discussion on Heat Transfer, Institute of Mechanical Engineers, London, pp.89–116, 1951.
[3]  Tinker T., Shell-side characteristics of shell-and-tube heat exchanger's simplified rating system commercial heat exchangers, Trans. Am. Soc. Mech. Engrs., 80, 36–52, 1958.
[4]  Vera-Garcia F., Garcia-Gascales J.R., Cabello R., Liopis R., D, Sanchez, E. Torella. A simplified model for shell and tube heat exchangers: Practical application. Appl. Therm. Eng. 30 (10), pp.1004- 1014, 2010.
[5]  Donohue D.A, Heat transfer and pressure drop in heat exchangers, Ind. Eng. Chem. Res. 41. pp. 499-2511, 1949.
[6]  Kern D. Q. and Kraus A. D., Extended Surface Heat Transfer, McGraw-Hill, New York, 1972.
[7]  Ramesh K. Shah, P. Sekulic, Fundamentals of heat exchanger design, published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2003.
[8]  Bell K.J. Delaware method for shell side design. In: Kakac, S., Bergles, A.E., Mayinger, F. (Eds.), Heat Exchangers-Thermal-Hydraulic Fundamentals and Design. Taylor & Francis, Washington DC, 1981.
[9]  Bell K. J. Final report of the corporative research program on shell-and-tube heat exchangers, University of Delaware Engineering Experiment Station Bulletin No. 5, 1963.
[10]             Zukauskas A.A., Heat transfer from tubes in cross flow, Adv. Heat transfer 18, pp. 87-159, 1987.
[11]             Gunter A.Y., Haw W.A., A general correlation of friction factors for various types of surfaces in cross flow. Trans, ASME 67, pp. 643-660, 1945.
[12]             Taborek J., Heat Exchanger Design Handbook, (Section 3.3), shell-and-tube heat exchangers: single phase flow, Hemisphere Publishing Corporation, 1983.
[13]             Taborek J., Shell-and-tube heat exchangers, in Heat Exchanger Design Handbook, Vol. 3, Hemisphere Publishing Corp., New York, 1988.
[14]             Palen J. W. and Taborek J., Solution of shell side flow pressure drop and heat transfer by stream analysis method, Chem. Eng. Prog. Symp Series, 65, No. 92, 53–63, 1969.
[15]             Wills M.J.N., Johnston D., A new and accurate hand calculation method for shell-side pressure drop and flowdistribution, in: 22nd National Heat Transfer Conference, HTD, vol. 36, ASME, 1984.
[16]             Hewitt G.F., Flow stream analysis method for segmentally baffled shell and tube heat exchangers, in: G.F. Hewitt (Ed.), HEDH, Begell House, New York, 2002.
[17]             E.A.D. Saunders, Heat Exchangers, John Wiley & Sons, New York, 1988 (Chapter 12).
[18]             Tasouji Azar R., Khalilarya Sh., Jafarmadar S.. Tube bundle replacement for segmental and helical shell and tube heat exchangers: Experimental test and economic analysis. Appl. Thermal Engineering, 2014.
[19]             Tasouji Azar R., Khalilarya Sh., Jafarmadar S., Modeling for Shell-side Heat transfer coefficient and Pressure drop of Helical Baffles Heat Exchangers, Heat Transfer Engineering. April, 2016.
[20]             Vera-Garcia F., Garcia-Gascales J.R., Cabello R., Liopis R., Sanchez D,, Torella E.. A simplified model for shell and tube heat exchangers: Practical application. Appl. Therm. Eng. 30 (10), pp.1004-1014, 2010.
[21]             Yonghua You, Aiwu Fan, Xuejiang Lai, Suyi Huang, Wei Liu, Experimental and numerical investigations of shell-side thermo-hydraulic performances for shell-and-tube heat exchanger with trefoil-hole baffles, Appl. Therm. Eng. 50 (1), pp.950–956, 2013.