مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  مکانیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای فصل ۳- کاربردهای صنعتی

همانگونه که قبلا مشخص شد، کاربردهای روزمره و مدرن مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای که آغاز کاربرد آن در صنعت لبنیات به منظور پاستوریزه نمودن شیر نمود یافت. به میزان قابل توجهی گسترش یافته است و صنایع و فرآیندهای مختلفی را هم اکنون تحت پوشش قرار داده است. اغلب این موارد رشد را می‌توان در ارتباط با دستورالعمل‌های حفظ انرژی در بخش آخری قرن بیستم دانست. این امر منجر به القای تکنیک‌های ارتقای تبادل حرارتی و توسعه مبدلهای فشرده بیشتری گردید. مبدلهای حرارتی صفحه‌ای، با فشردگی یا تراکم نسبی آن و عملکرد حرارتی ـ هیدرولیکی ارتقا یافته، فراهم آورنده خصیصه جذاب اضافه دیگری در زمینه انعطاف‌پذیری در تغییر اندازه حرارتی آنها می‌باشند (سادگی و آسانی اضافه نمودن و حذف صفحات). کاربردهای وسیع امروزه آنها در بردارنده سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع،‌ تولید انرژی (نیرو)، سیستم‌های برق دریایی، تولید خمیر و کاغذ، فرآوری غذایی، سیستمهای پالایش و پتروشیمی‌و موارد دیگر می‌باشند. در این فصل، یک انتخاب نمادین در ارتباط با کاربرد اولیه برای پاستوریزه نمودن شیر در بخشهای متعاقب مورد تشریح و بررسی قرار می‌گیرد.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۱-۳٫ فرآوری غذایی

دسته بندی کلی صنعت فرآوری غذایی شامل محصولات لبنی (همانند شیر، ماست، خامه و بستنی)، محصولات مخمر و تقطیر شده (نظیر مخمر آبجو، آب جو، شراب و الکل)، آشامیدنی ها (مثل آب میوه، نوشابه های کربنات‌دار، چای و قهوه) و میوه ها و سبزیجات فرآوری شده (نظیر پوره، خمیر، سس و مربا) می‌باشد. در اینجا، پاستوریزه نمودن احتمالاً بعنوان یکی از مهمترین فرآورده های شامل شده مدنظر خواهد بود. این فرآیند از نام لوئی پاستور فرانسوی گرفته شده است که کشف نمود که ارگانیزم های ایجاد کننده فساد را می‌توان با قراردادن در شراب و بکارگیری روال گرمایی در زیر نقطه جوش آنها غیر فعال نمود و بر این مبنا چنین فرآیندی به طور موثر در زمینه محافظت از شیر به کار گرفته شد و به عنوان یک عملیات پایه در فرآوری و بازاریابی حجم وسیعی از محصولات شیری مورد  استفاده قرار گرفت.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۲-۳ تهویه مطبوع و سیستم های تبرید

در خلال چندین دهه قبل، نیازهای گسترده از نقطه نظر راحتی سکنه شهری، کنترل وضعیت تجاری و غذلیی، حفظ ونگهداری مواد بیولوژیکی و موادی که از نقطه نظر بیوتخریبی مهم می‌باشند و موارد دیگر، به میزان زیادی باعث افزایش استفاده کلی از سیستمهای گرمایشی، تهویه، تهویه مطبوع و سیستم های خنک سازی یا تبرید (HVAC&R) شده است.  امروزه سیستم های تهویه مطبوع در غالب هتل ها، دفاتر، صنایع، بیمارستان ها و مراکز ورزشی یافت می‌شوند. در حقیقت، کاربرد آنها به سمت رویه‌های کنترل دمایی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی و تولیدی گسترش یافته است.

به عنوان یک مثال متعارف شکل ۲-۳ بیان کننده تشریح شماتیکی برای یک سیستم خنک سازی مرکزی یا سیستم تهویه مطبوع ساختمانی می‌باشد. بخش اصلی یک چیلر الزاماً متشکل از واحد سیکل تراکم بخار و خنک سازی می‌باشد: بخار سردکننده فشرده به سمت کندانسور (سینک حرارتی) جریان می‌یابد، پس از آن مایع خنک شده موجود به سمت سوپاپ گلویی یا دریچه کنترل گسترش یافته و سپس مایع خنک شده دارای فشار پایین به سمت دستگاه تبخیر (منبع گرمایی) هدایت شده و در نهایت بخار خروجی به کمپرسور تغذیه گردیده و دوباره این سیکل تکمیل می‌گردد.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۳-۳٫ خدمات گرمایشی و تولید نیروی برق

گرمسازی در اغلب مواقع، به منظور فراهم سازی یک محیط راحت و مطبوع داخلی در ساختمانهای مسکونی،‌ تجاری، دفاتر و ادارات دولتی مورد نیاز می‌باشد. با این وجود،  نیازهای گرمایشی هم اکنون افزایش یافته است و خدمات گوناگونی را در بر می‌گیرد نظیر آب لوله‌کشی، استخرهای شنا،گلخانه‌ها و غیره. کلیه کاربردهای گرمایشی بطور کلی به دو دسته گرمایش خدماتی و گرمایش منطقه‌ای تقسیم می‌شوند که بر مبنای تفاوت‌های اصلی بی‌شمار می‌باشند. سیستم‌های گرمایش خدماتی معمولا دارای منبع گرمایی داخلی بوده و تنها یک ساختمان واحد را در بر می‌گیرند. منبع گرمایی بطور معمول نه تنها می‌تواند یک بویلر باشد بلکه همچنین می‌تواند ناشی از پمپ‌های گرمایشی و پانل‌های خورشیدی نیز باشد. دمای عملیاتی معمولی کمتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد بوده و فشار برای این سیستم‌ها در حدود bar6 یا کمتر می‌باشد.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۴-۳٫ کاربردهای دریایی نفت و گاز

صرف نظر از موقعیت ایستگاه‌های تولید گاز و نفت واقع شده در مناطق دریایی و دور از ساحل و نوع سیال چاهی مورد استفاده، ضروریات مربوط به گرمایش و سرمایش بعنوان عنصر الزامی‌این تاسیسات بشمار می‌آیند. نیاز جهت ادوات انتقال حرارتی منوط به عوامل زیادی نظیر حضور فرآیندهای متراکم سازی گاز یا نفت خام بر روی سکوها می‌باشد. مجموع حیاتی از ضروریات در انتخاب آنها در این مبحث نمود می‌یابد که آنها نه تنها باید در برابر شرایط محیطی رسانه خوردگی مقاومت داشته باشند، بلکه باید فشرده و سبک وزن نیز باشند. مبدلهای حرارتی صفحه‌ای نه تنها منطبق با چنین محدودیت‌های عملیاتی می‌باشند، بلکه از انعطاف‌پذیری افزایش یافته‌ای نیز در زمینه تغییر اندازه حرارتی آنها به منظور مطابقت با نیازهای مختلف بار گرمایی برخوردار می‌باشند.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۵-۳٫ کاربردهای دریایی

مبدلهای حرارتی نقش مهمی‌را در ایمنی، عملکرد و وضعیت اقتصادی هر کشتی بصورت همه جانبه به عهده دارد، چه این وسیله یک کرجی باشد و چه یک قایق موتوری (بزرگ یا کوچک)، یا یک کشتی نیروی دریای یا یک یدک‌کش یا بزرگ‌ترین سوپرتانکرها. در چنین سیستم‌های حمل و نقل دریا ـ برد، نیازهای زیادی در زمینه سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی و مبدلهای مربوطه وجود دارد. بطور مثال، یک موتور چهار مرحله‌ای بطور گسترده‌ای در انواع کشتی‌ها، در محدوده قایق‌های کوچک تا کشتی‌های بزرگ با سیستم‌های هیدرولیک الکتریکی و دیزلی، مورد استفاده قرار می‌گیرد، که در آنها خنک سازی موتور و خنک سازی روغن سیستم روغن‌کاری گیربکس بصورت روتینی مورد نیاز می‌باشد. مثالهای دیگر شامل هیتر‌های اولیه یا پیش‌گرم‌کن‌ها برای روغن سوخت سنگین (که به نظر از آلایندگی بیشتری برخوردار بوده و حتی شامل تقطیر آب نیز می‌باشد)، کولرهای آب دریا برای سیستم خنک‌سازی موتور و تقطیر کننده‌ها و کندانسورها در سیستم مرکزی آب شیرین و همچنین موارد دیگر می‌باشند.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۶-۳٫ فرآوری شیمیایی

فرآوری شیمیایی معمولا در بر دارنده انواع مختلف کاربردهای صنعتی می‌باشد که برخی از آنها عبارتند از: صنایع پتروشیمی، داروسازی، تولید نفت و گاز و ارسال آنها و همچنین تولید مواد شیمیایی آلی و غیر آلی. در کلیه این کاربردها، انتقال حرارتی از نقش قابل توجهی برخوردار بوده و تاثیر مهمی‌بر روی کارایی فرآیند، ارسال محصول و اطمینان‌پذیری آن و همچنین وضعیت اقتصادی آنها و تاسیسات مربوطه خواهد داشت. در نتیجه، انتخاب مبدلهای حرارتی مناسب و کارا از اهمیت زیادی برخوردار می‌باشد.

در تأسیسات شیمیایی مدرن، فرآیند کنترل دمای راکتور (نشان داده شده در شکل ۸-۳) ممکن است باعث بوجود آمدن مشکلات جدی گردد، نظیر زمان های واکنش آهسته، کیفیت محصول ضعیف، اتلاف مواد خام، مصرف گسترده انرژی، اعمال تغییرات آهسته بین فرآیندهای دسته ای مختلف و غیره. بر این مبنا تأثیر کلی هزینه های افزایش یافته تولید و همچنین کاهش رقابت پذیری محصول نهایی در بازار وجود خواهد داشت. با این وجود، انتقال حرارتی موثر و کارا، می‌تواند به میزان قابل توجه و مطمئنی باعث تسکین این مشکلات گردد.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۷-۳٫ کاربردهای صنعت خمیر و کاغذسازی

کارخانجات خمیر و کاغذسازی از سیستم های سیکل آب بسته استفاده می‌نمایند، بر این مبنا، برای  اپراتورهای این تأسیسات، تمرکز بر روی مدیریت آب و انرژی از اهمیت زیادی برخوردار می‌باشد. بهره گیری از مبدل های حرارتی صفحه‌ای در چنین کاربردهایی می‌تواند راه حلهای آشکاری را ارائه نموده و علاوه بر این چنین سیستم هایی با ضروریات محیطی جدید نیز سازگار می‌باشند. از جمله عوامل دیگر که می‌بایست آنها را به هنگام انتخاب مبدل های حرارتی برای کارخانجات تولید خمیر و کاغذ سازی مدنظر قرار داد وجود الیاف در یک یا چند جریان، کارایی حرارتی بالا یا عملیات تفاضل دمایی نزدیک، محدودیت های فضایی و آسانی باز نمودن قطعات برای انجام روال های حفظ و نگهداری دوره‌ای می‌باشد. مبدل های حرارتی صفحه‌ای استاندارد به آسانی کلیه محدودیت های قید شده بالا را پاسخگو بوده و تنها محدودیت آنها کار با رسانه لیفی می‌باشد. برای چنین کاربردهایی که شاهد وجود الیاف در جریان می‌باشیم، یک مبدل حرارتی صفحه‌ای Wide-Gap (شکل ۴-۲) را می‌توان استفاده نمود، حتی می‌توان در مواردی که هر دو سیستم جریان های سیال دارای محتویات لیفی می‌باشند از نوع Wide-Gap دو ضلعی همانند شکل ۹-۳ استفاده کرد.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۸-۳ کاربردهای انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی به عنوان انرژی پاک و قابل بازیافت مطرح می‌باشد که از زمان شهرت یافتن آن دردهه ۱۹۷۰ پس از بحران تحریم نفتی خاورمیانه توجه کافی را در این ایام به خود جلب نموده است که علت آن نیز جذابیت آن در زمینه سازگاری با مضامین مرتبط با توسعه پایدار می‌باشد. یکی از اولین پیکربندی های مربوط به سیستم گرمایش خورشیدی، بهره‌گیری از سیستم دارای مدار واحد بوده است، جاییکه یک مبدل حرارتی داخلی در درون یک تانک ذخیره قرار داده شده است. عیب اصلی این سیستم عدم کفایت انرژی گرمایی استخراج شده بوده است که به طور کلی باعث محدود شدن کاربرد آن جهت تولید آب گرم لوله کشی شهری شده است. با این وجود، یک سیستم ارتقاء یافته با استفاده از قراردادن مبدل حرارتی خارجی، همانگونه که در شکل ۱۰-۳ نشان داده شده است، ارتقا یافت. در طی ساعت های آفتابی، مدوله فتوولتائیک (pv) نسبت به تولید نیرو اقدام می‌نماید که قابلیت راه اندازی یک پمپ سیرکولاتور یا پمپ دوار را خواهد داشت.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۳ کاربردهای صنعتی

۹-۳ نکات پایانی

در پایان، لازم است تا این نکته را خاطر نشان ساخت که کاربردهایی که در بردارنده مبدلهای حرارتی صفحه‌ای می‌باشند چنان زیاد هستند که برشمردن آنها در این کتاب امری محال خواهد بود. مثال های ذکر شده به طور مختصر بیان کننده شاخص های الزامی‌ این سیستم بوده و به عنوان مقدمه ای در برای آشنایی خوانندگان مطرح می‌باشند. صنایع بسیار زیاد دیگری نظیر صنعت داروسازی، الکترونیک و خدمات برقی، فولاد و صنعت فلزات، صنعت ادوات نقلیه موتوری نیز از مبدل های حرارتی صفحه ای استفاده می‌کنند. با این وجود، در برخی از این موارد ممکن است به مبدل های خاص یا انحصاری نیاز باشد.