اگر قصد طراحی یک مبدل حرارتی را دارید بهتر است این مطلب را بخوانید، طراحی مبدل های حرارتی نکات ویژه و مهمی دارد. ما در اینجا به نکات مهم این طراحی می پردازیم.
بخش اعظم پالایشگاه ها، واحد های صنعتی، صنایع دارو سازی و ... را مبدل های حرارتی تشکیل داده اند. مبدل های حرارتی همانطور که از اسمش پیداست کار انتقال حرارت از سطلح گرم به سطح سرد را انجام می دهد. ما در اینجا به مدل سازی آن می پردازیم.
مدل سازی مبدل های حرارتی با استفاده از معادله انرژی، معادله پیوستگی و روش k - e یا k - omega صورت می گیرد. در بسیاری از موارد کا اپسیلون جواب گوی نیاز شما خواهد بود اما در مبدل های مارپیچی و ... که جدایش جریان زیاد است روش k - omega sst پیشنهاد می شود.
روش دیگری که در نرم افزار فلوئنت موجود است، Heat exchange می باشد که با استفاده از تئوری های مبدل های حرارتی مانند NTU , simplified effectiveness آن را شبیه سازی می کند.
ساختمان یک مبدل حرارتی را در شکل بالا مشاهده می کنید، جزئیات بسیاری وجود دارد که باید ساده سازی شود. اما ساختار کلی مبدل های پوسته و لوله باید به همین شکل شبیه سازی شود.
نصف کردن مدل و ایجاد Symmetry بسیار مهم می باشد. زیرا در مواردی که مدل بسیار سنگین است می توان تعداد المنت ها و گره ها را به نیم کاهش داد.
در خیلی از موارد مبدل های حرارتی به صورت مارپیچ خواسته می شود، که با توجه به شکل آن، شاید فکر کنید که بسیار پیچیده تر از مدل های پوسته و لوله است اما اینگونه نیست.
اما جزئیات تا چه اندازه مهم هستند؟ شاید با دیدن شکل واقعی مبدل ها به این فکر کنید که باید همه جزئیات آن را دقیق و مشابه با واقعیت در آورد اما اینگونه نیست، مدل باید ساده سازی شود و تنها به جزئیات مهم پرداخته شود.
نمایش خطوط جریان در کنار تیغه ها، تیغه یکی از اجزای مهم مبدل های حرارتی است که در پروژه های واقعی باید در نظر گرفته شود، پروژه های دانشجویی عموما ساده هستند و می توان از بفل ها صرفه نظر کرد. همانطور که مشاهده می کنید بفل ها باعث شده اند که جریان توربولانس بیشتری پیدا کند.
سایر مبدل ها مثل مبدل های صفحه ای و کروی نیز به همین شکل شبیه سازی می شوند.
همچین با استفاده از CFX و کامسول نیز این چنین پروژه هایی قابل انجام است.
