بررسی فرآیندهای حالت ناپایدار و انبوه

 

بخشی از فهرست پروژه بررسی فرآیندهای حالت ناپایدار و انبوه

 

فصل اول

فرآیندهای حالت ناپایدار و انبوه

مقدمه

مایعات سرد كننده و گرم كننده

دمای مایع انبوه

مقدمه

حجم های تكان داده شده خنك ساز و گرم كن

حجم های تكان داده شده خنك ساز یا گرم كننده جریان متقابل

كویل در تانك یا محفظه پوشانده شده، واسطه خنك سازی ایزوترمال

كویل در تانك یا محفظه پوشانده شده، واسط گرم ساز غیر ازوترمال

كویل در تانك، واسط خنك ساز غیر ایزوترمال

مبدل حرارت خارجی، واسط گرم كننده ایزوترمال

مبدل خارجی مایع تدریجاً اضافه شده به تانك، واسط خنك كننده ایزوترمال

مبدل خارجی 2-1، گرم كردن

مبدل خارجی 2-1، مایع تدریجاً اضافه شده به تانك، خنك سازی

حجم های متلاطم خنك كردن و گرم كردن، جریان موازی- جریان متقاطع

خنك كردن و گرم كردن بدون تلاطم (تكان دادن)

مبدل جریان متقابل خارجی، واسط گرم كننده ایزوترمال

مبدل جریان مقابل خارجی، واسط خنك كننده ایزوترمال

مبدل جریان متقابل خارجی، واسط گرم كننده غیر ایزوترمال

مبدل جریان مقابل خارجی، واسط خنك كننده غیر ایزوترمال

مبدل 2-1 خارجی، خنك سازی و گرم كردن

مبدل خارجی 4/2 گرم كردن و سرد كردن

تقطیر كلان

دوباره گرم ساز و چگالنده

جامدات خنك كننده و گرم كننده

دمای میانی ثابت

مقدمه

مباحث ذیل مورد بحث هستند

تغییر ناگهانی دمای سطح (ضریب بی نهایت)

تغییرات به دلیل داشتن مقاومت تماسی

دیوار با ضخامت نامتناهی، گرم شده روی یك طرف

دیوار با ضخامت متناهی از یك طرف گرم شده

دیوار با ضخامت متناهی، گرم شده از هر دو طرف

دیوار با ضخامت متناهی كه به وسیله یك سیال با مقاومت تماسی گرم شده است

شكلهای متناهی و نیمه متناهی گرم شده بوسیله سیال با مقاومت تماسی

روش نیومن برای شكلهای رایج و تركیبی

تعیین تصویر برای توزیع دما- زمان

توزیع دما- زمان با مقاومت تماسی

دماهای متغیر به صورت متناوب

تغییر متناوب دمای سطح

پس سازها (رژنراتورها)

مقدمه

تغییرات دما در پس سازها

انتقال حرارت مواد دانه ای بسترها

فصل دوم

محاسبات كوره

مقدمه

بویلرهای بخارساز

كوره های پالایش نفت

عوامل انتقال حرارت تابشی

چاه حرارتی

منبع گرما

سطوح بسته

روشهای طراحی

روش لوبو و ایرانس

روش ویلسیون، لوبودهاتل

معادله اورك- هادسن

روش ساده شده والنبرگ

كاربردها

روش ویلسون، لوبو، و هاتل

راه حل

روش والنبرگ ساده شده

معادله‌ اوروك ‎- هادسن

محاسبه كارایی به كمك معادله اوروك ‎- هادسن

راه حل

كاربردهای گوناگون

محاسبه ضریب تابشی معادل

راه حل

محاسبه یك محفظه گرم شده

راه حل

بعضی جنبه‎های كاربردی از كوره‎های پالایش

فصل 3

كاربردهای اضافی

مقدمه

محفظه‎های عایق‎بندی شده

محفظه‎های بدون آشفتگی

محفظه‎های با آشفتگی مكانیكی

محاسبه محفظه پوسته‎دار

راه‎حل

كویل‎ها

مقدمه

ضرائب كناره‎های لوله

ضرائب بیرونی برای سیالات بدون آشفتگی مكانیكی

ضرائب بیرونی برای سیالاتی با هم‎زنی مكانیكی

ضرائب بیرونی با استفاده از لوله‎های عمودی

محاسبه كویل یك توربین

كویل با لوله غوطه‎ور در آب

مقدمه

اختلاف دما در كویل كولر غوطه‎ور در اب

ضرائب انتقال حرارت آبشخور

تعلیق‎ها و پودرها

محاسبه یك خنك‎كننده جامد با كویل غوطه‎ور

راه حل

كولرهای شیپوری

مقدمه

اختلاف دما در كولرهای شیپوری

شكل زانویی برگشت

شكل مارپیچی

ضرائب پوسته بیرونی

محاسبه مربوط به یك كولر شیپوری ‎So2

راه حل

سیال داغ، سمت لوله، ‎Q2

سمت بیرونی سیال سرد

كولرهای اتمسفریك

مقدمه

محاسبه كولرهای اتمسفریك

اختلاف دما در یك كولر اتمسفریك

محاسبه یك كولر اتمسفریك با پوسته آب

راه‎حل

ضرائب كلی

ضریب كثیفی

چگالنده تبخیری

مبدلهای سرنیزه‎ای

مقدمه

اختلاف دما در مبدل سرنیزه‎ای

محاسبه اختلاف دمای واقعی

ضرائب انتقال حرارت مبدلهای سرنیزه‎ای

مبدلهای پوسته رو به پایین

مواد دانه‎دانه در لوله‎ها

محاسبه خنك كردن شن یا مقاومت قابل اغماض

حل

گرمایش با مقاومت الكتریكی

مقدمه

گرم‎كننده غوطه‎وری

راه‎حل

حالت ناپایدار

تلفات

گرم‎كننده باریك برای گرمایش هوا

راه‎حل

تلفات

گرم‎كننده باریك پره‎دار

كاربردهای ضمیمه

گرمایش پلاستیك

راه‎حل

حالت ناپایدار

تلفات

حالت پایدار

فصل 4

كنترل دما و متغیرهای مرتبط در فرآیند

مقدمه

متغیرهای فرآیند

كنترل كننده‎های خودكار و عمل‎كننده با پیلوت

تأخیرها

مكانیزم كنترل اتوماتیك

كنترل جریان

علامتهای كنترل دما و تجهیزات

خنك‎كننده‎ها

مبدلها

گرم‎كننده‎ها

چگالنده‎های كلی

چگالنده‎های جزیی

پمپ ربویلرها

اوپراتورها (تبخیركننده‎ها) و ربویلرها با گردش آزاد

فرآیندهای ‎انبوه

تقطیر پیوسته

نتیجه

 

مقدمه:
روابط فصل های قبل فقط در حالت پایدار به كار می روند كه در آن جریان گرما و دمای منبع با زمان ثابت بودند. فرآیندهای حالت ناپایدار آنهایی هستند كه در آنها جریان گرما، دما و یا هر دو در یك نقطه ثابت با زمان تغییر می كنند. فرآیندهای انتقال حرارت انبوه فرآیندهای حالت ناپایدار نمونه ای هستند كه در آنها تغییرات حرارت ناپیوسته ای رخ می دهند همراه با مقادیر خاصی از ماده در هنگام گرم كردن مقدار داده شده ای از مایع در یك تانك یا در هنگامی كه یك كوره سرد به كار افتاده است.
همچنین مسائل رایج دیگری نیز وجود دارند كه مثلاً شامل می شوند بر نرخی كه حرارت از میان یك ماده به روشی رسانایی انتقال می یابد در حالی كه دمای منبع گرما تغییر می كند. تغییرات متناوب روزانه حرارت خورشید بر اشیاء مختلف یا سرد كردن فولاد در یك حمام روغن نمونه راههایی از فرآیند اخیر هستند. سایر تجهیزاتی كه بر اساس روی خصوصیات حالتی ناپایدار ساخته شده اند شامل كوره های دوباره به وجود آورنده(اصلاحی) كه در صنعت فولاد استفاده می شوند، گرم كننده دانه ای(ریگی) و تجهیزاتی كه در فرآیندهای بكار گیرنده كاتالیست دمای ثابت یا متغیر به كار می روند هستند.
در فرآیندهای كلان برای گرم كردن مایعات نیازمندیهای زمانی برای انتقال حرارت معمولاً می توانند بوسیله افزایش چرخه سیال كلان و یا واسطه انتقال حرارت و یا هر دو  اصلاح شوند.
دلایل به كار گرفتن یك فرآیند كلان به جای به كارگیری دیگ عملیات انتقال حرارت پیوسته بوسیله عوامل زیادی دیكته می شوند:
بعضی از دلایل رایج عبارتند از 1) مایعی كه مورد فرآیند قرار می گیرد به صورت پیوسته در دسترس نیست 2) واسط گرم كردن یا سرد كردن به طور پیوسته در دسترس نیست 3)نیازمندیهای زمان واكنش یا زمان عملكرد متوقف شدن را ضروری می سازد 4) مسائل اقتصادی مربوط به مورد فرآیند قرار دادن متناوب یك حجم وسیع، ذخیره یك جریان كوچك پیوسته را توجیه می كند 5)تمیز كردن و یا دوباره راه‌اندازی كردن یك بخش برای دوره كاری است و 6)عملكرد ساده بیشتر فرآیندهای كلان سودمند و خوب است.
به منظور مطالعه كردن منظم و با قاعده رایج ترین كابردهای فرآیندهای انتقال حرارت حالت ناپایدار و كلان ترجیح داده می شود كه فرآیندها را به دسته های (aمایع (سیال) گرما دهنده یا خنك كننده و  b) جامد خنك كننده یا گرم كننده تقسیم كنیم.
رایج ترین نمونه ها در ذیل آورده شده اند:
1)مایعات سرد كننده و گرم كننده
a) مایعات كلان        b)تقطیر كلان
2)جامدات خنك كننده یا گرم كننده
a)دمای واسط ثابت    b)دمای متغیر دوره ای  c)دوباره تولید كننده ها(ژنراتورها)
d)مواد دانه ای در بسته ها


نتیجه
اجزاء كنترل فرآیند ارائه شده در این جا از بین ساده‎ترین‎ها بودند. این‎ها گام‎هایی هستند كه به وسیله آنها یك فرآیند مدرن را كه فراتر از تركیب چند اثر منفرد باشد می‎توان كنترل كرد. برای این كاربردهای پیچیده تركیبی از تجهیزات سازندگان خاص برای تقویت و بهبود اندازه‎گیری و كاهش عقب‎افتادگی‎های زمانی ناشی از تعداد زیادی از كنترلها مورد نیاز هستند.