پروژه بررسی مبدل های حرارتی ترموسیفون

پروژه بررسی مبدل های حرارتی ترموسیفون

پروژه بررسی مبدل های حرارتی ترموسیفون

دسته: مکانیک و گرایش های مربوطه

فرمت فایل اصلی: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات فایل : 68
دانلود فهرست پروژه قبل از خرید

لوله های گرمایی وسایلی با قابلیت انتقال حرارت بالا هستند با توجه به خصوصیات حرارتی آنها، تحقیقاتی در رابطه با تئوری و ساخت مبدل حرارتی مایع-گاز(رادیاتور) با استفاده از لوله های صورت گرفته است.مبدل حرارتی ساخته شده از 18 عدد ترموسیفون(لوله گرمایی بدون فتیله)در در ردیف به صورت آرایشی هندسی مثلثی تشکیل شده است.حرارت از آب گرم به قسمت پایین مبدل حرارتی(بیرون تبخیرکننده لوله گرمای)منتقل می شود و عمل دفع حرارت از قسمت بالای مبدل حرارتی توسط دمیدن هوا انجام می گیرد.محاسبات نشان می دهد محدودیت جوش حداقل مقدار محدودیت لوله گرمایی است و چون در شرایط طراحی ظرفیت هر ترموسیفون کمتر از مقدار محدودیت جوش است.بنابراین اطمینان حاصل می شود که لوله گرمایی در عملکرد خود به محدوده بحرانی نمی رسد.محاسبات نشان می دهد مبدل حرارتی مورد استفاده به ازاء دبی 6 لیتر در دقیقه آب گرم 80درجه سانتی گراد،توانایی انتقال حرارت1908 وات را دارا می باشد.در آزمایش نرخ انتقال حرارت1730وات اندازه گیری شده است.مقایسه این دو عدد صحت محاسبات و کارایی خوب مبدل حرارتی ساخته شده را تایید می کند. نتایج محاسبات ضریب انتقال حرارت خارج چگالنده و داخل چگالنده در حالت تئوری و آزمایش همخوانی خوبی دارند.ضریب انتقال حرارت داخلی در ترموسیفونهای مورد استفاده   می باشد در حالی که برای لوله مبدل های عادی این ضریب بسیار کمتر در حدود   می باشد.بنابراین می توان نتیجه گرفت استفاده از لوله گرمایی در مبدل حرارتی مایع-گاز کارایی آن را بهبود قابل توجهی می دهد.

لوله های گرمایی یکی از وسایل انتقال گرما بوده و در بیشتر موارد یکی از بهترین روش های انتقال گرما محسوب می شود.شکل اولیه از لوله های گرمایی لوله های پرکینز است که در نیمه دوم قرن نوزدهم توسط پرکینز معرفی شده است،مفهوم لوله گرمایی در سال1944 توسط گاگلر ارائه گردید. هر لوله گرمایی شامل ظروف،سیال کارگر و فتیله می باشد، در صورتی که لوله گرمایی بدون قتیله باشد یعنی عامل برگشت مایع از چگالنده به تبخیر کننده توسط نیروی جاذبه صورت بگیرد لوله گرمایی را ترموسیفون می نامند. در دهه اخیر مقالات زیادی در این زمینه منتشر شده و در حال حاضر تحقیقات در مورد این وسیله ارزشمند ادامه دارد.یکی از موارد کاربرد این وسیله به عنوان مبدل حرارتی مایع-گاز(رادیاتور)می باشد که در این مقاله به آن پرداخته می شود. مزیت این وسایل انتقال حرارت از منبع گرم به منبع سرد به صورت پیوسته و بدون استفاده از هرگونه وسیله یا ابزار مکانیکی یا الکتریکی است.همچنین انتقال گرما بین دو محیط،با اختلاف دمایی بسیار کم امکان پذیر می باشد و محدوده کارکرد دمایی بسیار وسیع  دارند. در این پروژه یک مبدل حرارتی مایع-گاز(رادیاتور)با استفاده از ترموسیفون های دو فازی طراحی و ساخته شده است، بدین صورت که آب گرم از روی مجموعه ترموسیفون ها عبور می کند و حرارت از آب گرم به قسمت تبخیر کننده منتقل می شود و سیال کارگز تبخیر شده به سمت چگالنده می رود و عامل چگالش با استفاده از یک منبع سرد(توسط دمیدن هوا بر روی چگالنده)انجام می گیرد و سیال کارگز به سمت تبخیر کننده بر می گردد و این عمل به صورت پیوسته ادامه می یابد.در ادامه تئوری،طراحی و نتایج آزمایش مبدل حرارتی ترموسیفون ارائه خواهد شد.

انتخاب سیال کارگر

مهمترین نکاتی که برای انتخاب سیال کارگر باید مورد توجه قرار داد عبارتند از:1-بالا بودن جرم حجمی سیال 2-بالا بودن قابلیت رسانایی گرمایی 3-بالا بودن کشش سطحی   4-کم بودن ویسکوزیته سیال 5-سازگاری با فتیله و دیواره است.مشخصه های فوق را می توان با تعریف عدد مریت به صورت  به هم مربوط کرد.بنابراین برای تعیین شرایط کارکرد لوله گرمایی،سیال باید انتخاب کرد که در شرایط طرح عدد مریت بالاتری داشته باشد.طرح مورد نظر تحت عنوان مبدل حرارتی مایع-گاز جهت انتقال حرارت از آب گرم به هوای محیط می باشد(رادیاتور)،رنج دمایی مورد استفاده این وسیله دما پایین می باشد.بنابراین آب به دلیل اینکه عدد مریت بالاتری دارد، به عنوان سیال کارگر انتخاب شده است. لوله ها از جنس مس که دارای ضریب هدایت گرمایی بالا و سازگاری با سیال کارگر آب دارد،استفاده شده است.

ساخت وآزمایش عملکرد یک ترموسیفون خورشیدی

برای ساخت نمونه آزمایشگاهی از یک پره وارداتی که دارای سطح برگزیده نسبت به تابش خورشیدی می باشد استفاده شد و به ابعاد مورد نظر برش برخورد، لازم به ذکر است که لوله مزبور پس از شستشوهای شیمیایی به منظور اکسیدزدائی و چربی زدائی از سطح داخلی لوله،خلاء شد سپس لوله و پره خلاء شده داخل یک حباب شیشه ای از جنس پیرکس که این حباب هم به دلیل گفته شده شسته شد،قرار داده شد و درون حباب هم به دلیل گفته شده شسته شد، قرار داده شد و درون حباب تحت تاثیر دمای کوره گاز زدایی و تخلیه گردید.سپس سیال عامل درون لوله که به دلیل سازگاری با جنس لوله و محدوده دمای عملیاتی مناسب و نیز در دسترس بودن آب انتخاب شد،البته آب دوبار تقطیر شده جهت جلوگیری از هرگونه رسوب و خوردگی درون لوله و همچنین گاززدایی و تخلیه گردید.سپس سیال عامل درون لوله که به دلیل سازگاری با جنس لوله و محدوده دمای عملیاتی مناسب و نیز در دسترس بودن آب انتخاب شد،البته  آب دوبار تقطیر شده جهت جلوگیری از هرگونه رسوب و خوردگی درون لوله و همچنین گاززدایی شده به دلیل اینکه حباب ها و مولکولهای اضافی گاز در قسمت چگالنده، عمل انتقال حرارت از بخار حاصل به سیال سرد درون ژاکت کندانسور را به تاخیر نیانداخته تا باعث متوقف شدن عملیات داخل لوله نگردد.در نهایت برای پایدار خلاء درون حباب گترهای جوش داده شده به صفحات نگهدارنده نصب شده روی پره در مراحل ابتدائی، فعال شدند.نتایج عملکرد نمونه آزمایشگاهی ساخته شده در قسمت بعدی ارائه شده است.