بکارگیری الگوریتم طراحی سریع در مبدل‌های قاب و صفحه‌ای و توسعه شاخصی برای انتخاب سطح بهینه

چکیده

مبدل‌ها‌ی قاب و صفحه‌ای در اکثر صنایع به‌ویژه در صنایع غذائی و لبنی کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. با توجه به محدوده وسیع به‌کارگیری مبدل‌های حرارتی در افت فشارهای گوناگون و میزان انتقال حرارت‌های مختلف، دست‌یابی به شاخص‌های عملکردی در مبدل‌های قاب و صفحه‌‌ای امکان مقایسه ساده‌تر و عملی‌تری را برای مهندسین فراهم می‌آورد. اگر چه تاکنون شاخص‌های متعددی ارائه شده است ولی در این مقاله با در نظر گرفتن کلیه مقاومت‌ها در مبدل‌های نام برده، شاخص جدیدی با نام HTI معرفی ‌گردیده که در آن تاثیر سایر مقاومت‌های حرارتی در میزان انتقال حرارت نیز برآورد شده است. همچنین الگوریتم طراحی سریع برای طراحی سریع و بدون نیاز به حدس و خطا در مبدل‌های صفحه‌ای ارائه شده است. در این روش با توجه به این‌که حداکثر افت فشار در نظر گرفته می‌شود، سطح محاسبه شده بهینه‌تر از دیگر روش‌های متداول در طراحی خواهد بود. به‌طوری‌که استفاده از این روش نقش عمده‌ای در کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری در برخواهد داشت.


 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Rapid Design Algorithm in Plate Heat Exchangers and Modifying Performance Index

چکیده [English]

Plate heat exchangers are used extensively in most industries, especially in the food and dairies industries. Since there are large range of devices and techniques available for improvement of heat transfer that each has differing heat transfer and pressure drop characteristics there is a need for a “performance index” through which these individual devices can be easily and properly compared. There are various performance indexes which provide by other researchers and in this study HTI performance index modified to investigate the effect of fouling resistance on coefficient of heat transfer in plate exchangers. In this study it is extended a new method of design for these exchangers as “Rapid Design Algorithm”; that is based on utilize completely the maximum allowable pressure drop on both the hot and cold streams to achieve the minimum surface required. Utilizing this method will be effective on reducing capital investment of plate heat exchangers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plate Heat Exchangers
  • Performance Index
  • Rapid Design Algorithm
 

[1] E.A.D. Saunders, Heat Exchanger: Selection, Design and Construction, Longman Scientific &

     Technical, 2002.

[2] R.L. Webb, J. Int. Heat Transfer, vol.24, 1981.

[3] P.B.E. Kumar, Heat Transfer in Vertical Tubes With Coiled Wire Turbulence Promoters, M.Sc. Thesis, Dept. of Mech. Eng, Mc Master University 1968.

[4] M.J. Gough, J.V. Rogers, C.M.B. Russel, HTFS RS 417, 123-134, 1982.

[5] J.W. Smith, R.A. Geowen, M.E. Charles, chem. Eng. Sci., 23, 751-758, 1968.

[6] V. Walker, D. Wilkie, The Wider Application of Roughened Surfaces as Developed for Advanced Gas Cooled Reactors, Symp. On High Pressure Gas as a Heat Transport Medium, IMechE, London10 March, paper 26, 1967.

[7] G.T. Polley, Dominique, Optimal Tube Bundle Geometries, Processing’s of 10th Int. Heat Transfer Conf., Brighton, IChemE, 1994.

[8] M.R. Jafari Nasr, A.T. Zoghi, H.R. khakdaman, Performance Evaluation of Heat Transfer Enhancement in Heat Exchanger Design, Thghigh, No. 43, 2002.

[9] M.R. Jafari Nasr, G.T. Polley, A.T. Zoghi, Performance Evaluation of Heat Transfer Enhancement presented at Int. Congress of Chem.Eng., CHISA, Prague, 2002.

[10] M. Nunez, G.T. Polley, E. Reyes, A. Munoz, Surface Selection and Design of Plate-Fin Exchangers, Applied Thermal Engineering, 917-931, 1999.

[11] M.R. Jafari Nasr, A. Kalantari, Selection of Surface and Design of Plate-Fin Heat exchangers Using Rapid Design Algorithm, Petrochemical Research & Technology (NPC_RT), Presented at Iranian Chem.Eng. Conference, IChec10, Zahedan, 2005 and in Press.

[12] W.W. Focke, Selection Optimum Plate Heat Exchanger Surface Pattern, J. Heat Transfer, vol.108, 153, 1986.

[13] W.H. McAdams, Heat Transmission, (McGraw Hill, New York) 430-441, 1954.

[14] S.K. Jenssen, Heat Exchanger Optimization, Chem. Eng. Prog , 65(7)59, 1969.

[15] M.S. Peters, K.D. Timmerhaus, Plant Design and Economics for Chemical Engineering, 3rd Ed (Mc Grow Hill, New York) 678-696, 1981.

[16] F.O. Jegede , G.T. Polley, Optimum Heat Exchanger Design, Trans IChemE, vol 70, part A, March (1992).

[17] G.T. Polley, M.H. Panjeshahi, M. Picon Nunez, Rapid Design Algorithm for Shell and Tube and Compact Heat Exchangers, Trans. IChemE, vol .69, Part A, Nov, 1991.

[18] I. Young. Cho, Byung Gap Choi, J. Bennat Dranzer, Electronic Anti-Fouling Technology to Mitigate Precipitation Fouling in Plate and Frame Heat Exchangers, Int. J. Heat Mass Transfer, vol. 41, No.17, pp.2565-2571, 1998.

[18] F.P. Berger, A. Ziai, Optimization of Experimental Conditions for Electrochemical Mass Transfer Measurements, Chem. Eng. Res. Dev., pp.377-382, 1983.

[19] International Mathematical and Statistical Libraries, Program TWODEPEP, 5th Edn, IMSLTDP-0005, Houston, Texas, 1983.