دانلود پایان نامه پارامتر های موثر در طراحی تونل قطعه شماره 2 آزاد راه قزوین- رشت

اختصاصی از کوشا فایل دانلود پایان نامه پارامتر های موثر در طراحی تونل قطعه شماره 2 آزاد راه قزوین- رشت دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

پارامتر های موثر در طراحی تونل قطعه شماره 2 آزاد راه قزوین- رشت

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:107

فهرست مطالب :

مطالعات زمین شناسی مهندسی مسیر
1-1-وضعیت توپوگرافی
2-1-چینه شناسی
3-1-سنگهای تشکیل دهنده
4-1-خصوصیت مکانیکی و فیزیکی و شیمیائی سنگها
5-1-وضعیت آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی و نفوذپذیری سنگها
6-1-تکنونیک و تأثیر نیروهای زمین ساختی و لرزه خیزی محدوده تونل
7-1-موقعیت دهانه و ترانشه های ورودی و خروجی تونل
بررسی نیروهای وارده بر فضاهای زیرزمینی
1-2-تنش در پوسته زمین
2-2-مثالی از وضعیت تنش های ثقلی
3-2-تعریف تمرکز تنش
4-2-توزیع تنش

5-2-تنش های مرزی یا جداره ای
6-2-ضریب ایمنی
7-2-تنش حول فضای زیرزمینی با مقطع دیواری
8-2-ارزشیابی پایداری طبیعی دیوارة تونل
9-2-تعیین زمان پایداری مقاطع با توجه به روش اجراء
عملیات مورد نیاز برای حفر تونل با روش حفاری و انفجار
1-3-نوع سیستم حفاری
2-3-انواع چال در حفر تونل
3-3-برش
4-3-مواد منفجره مصرفی برای حفر تونل
5-3-محاسبات مربوط به حفر تونل با چال زاویه ای V شکل در شرایط نرمال
6-3-تهویة تونل
سیستم نگهداری تونل
1-4-پیچ سقفها یا راک بولتها
2-4-پیچ سقفهای منبسط شونده

3-4-پیچ سقفهای چسبی یا رزینی
4-4-نگهداری توسط بتن
5-4-خلاصه طراحی نگهداری تونل
6-4-طرح انتخابی در تونل شمارة 2
7-4-طراحی پوشش نهایی
8-4-مثلث بندی تونلهای شمارة 2
9-4-روسازی داخل تونل
10-4-چگونگی نصب و مشخصات عایق جدارة تونل
11-4-حداقل ماشین آلات مورد نیاز
II خلاصه اجرای تونل
نقشه فتوژئولوژی محدودة تونل شمارة 2
پروفیل طولی زمین شناسی تونل شماره 2
مقطع طولی، نتایج زمین شناسی و طراحی سازه ای
نمای پرتال ورودی و خروجی
منابع

چکیده :

اگر حفر قنوات بخشی از عرضه تونلسازی محسوب شود آنگاه قدمت این فن به 2800 سال قبل از میلاد بر می گردد. زیرا باستان شناسان معتقدند که حفر قنوات در مصر و ایران از آن زمانها معمول بوده است. تذکر این نکته در اینجا در خور توجه است که در سال 1962 طول کل قنوات در ایران را 160000 کیلومتر تخمین زده اند. اگر از این مورد که ذکر شد صرفنظر شود اولین تونل زیرآبی در 2170 سال قبل از میلاد در زمان بابلیها در زیر رودخانه فرات و بطول یک کیلومتر ساخته شد که هر چند بصورت حفاری تونل اجرا نشده است ولی همین، کار حداقل تجربه و تبحر معماران آن عصر را نشان می دهد. از این نوع کار دیگر اجرا نشده است تا 4000 سال بعد که در 1825 تونل تیمز زیر رودخانة تیمزندن ساخته شد. تونل زنی درون سنگها به علت شکل حفاری و عدم امکانات و عدم نیاز به جزء موارد بسیار محدود – فقط در دو قرن اخیر توسعه یافت. هر چند اختراع باروت به قرنها قبل برمی گردد و بعضی آنرا حتی به قرن دوم میلادی نسبت می دهند ولی کاربرد آن در شکستن سنگها احتمالاً در قرن 16 بوده است و اختراع دینامیت در قرن 19 موجب تحولات تدریجی و اساسی در سهولت ایجاد تونل در سنگها شد گرچه ایجاد تونل در سنگها به علت سختی سنگ به مواد منفجره و یا وسایل بسیار سخت و برنده دارد ولی در سنگهای خیلی نرم و در رسوبات سخت نشده، مشکل تونل زنی به لحاظ نگهداری تونل است. بطوریکه تا قبل از اختراع شیلد در سال 1812 ، ایجاد تونلهای بزرگ مقطع در رسوبات سست فوق العاده مشکل می نمود. اولین کاربرد شیلد در 1825 در حفر تونل زیر رودخانه تیمز بود. هر چند حفر این تونل 5/1 کیلومتری حدود 18 سال طول کشید. با گسترش شهرها، اختراع ترنها، افزایش جمعیت، پیشرفت صنایع و نیاز مبرم به معادن گسترش شبکه های زیرزمینی هم به منظور انتقال آب و فاضلاب و نیز در پیشروی معادن و غیره ضرورت یافت و با سرعت روزافزون از اواخر قرن 19 تا کنون پیشرفتهای چشمگیری حاصل گردیده است. بگونه ای که در سالهای اخیر استفاده از ماشینهای حفر تمام مقطع تونل رشد سریعی داشته است. ایده استفاده از این ماشینها از زمانهای دور است. اولین ثبت شده در امریکا توسط جان ویلسون در سال 1856 برای تونل هوساک در ماساچوست بوده است ولی تنها توانسته 3 متر از تونل 7600 متری را حفر نماید در دهه های اخیر توسعه بسیار زیادی پیدا کرده بطوری که در بسیاری از موارد بعنوان اولین گزینه برای حفر تونل می باشد.

بدین وسیله از استاد گرامی جناب آقای مهندس اورعی که راهنما، باعث و مشوق اینجانب بودند تشکر و قدردانی می نمایم. همچنین از مدیر عامل شرکت راه و ساختمان پاریز و از مهندس اصغری و مهندس شمسینی که مساعدت و یاری ایشان باعث دلگرمی شد تشکر و قدردانی می نمایم.

با تمام تلاشهای صورت گرفته جهت ارائه پروژه ای که تمام موارد در آن لحاظ شده باشد، قویاً معتقدیم که کار انجام شده خالی از اشکالات فراوان نبوده و به این جهت از کلیه سروران و اساتید محترم که این پایان نامه را مطالعه می فرمایند درخواست عنایت و راهنمایی را دارم.

تونل شماره 2 ، یک تونل قوسی است که فاصله کیلومتر 417+24 الی 702+24 به طول 285 متر در یک توده سنگهای آتشفشانی حفاری می گردد تردد سنگهای آتشفشانی دارای یک پوشش از نهشته های سیلابی متشکل از مخلوط شن و ماسه است که توپوگرافی نسبتاً ملایم بوجود آورده است. و قسمت هائی که بصورت پرتگاه در نقشه توپوگرافی نشان داده شده است بعلت دست کاری هائی است که برای بهره برداری از مخلوط شن و ماسه صورت گرفته است.

همانطور که در نقشه توپوگرافی و فتوکپی عکس هوائی مشهود است: پیشرفتگی ارتفاعات بصورت دماغه بطرف دره رودخانه سفیدرود باعث شده است که جاده آسفالته فعلی که بموازات رودخانه کشیده شده است در فاصله کیلومتر 24 الی 25 با یک انحنا تند اجرا گردد. در مورد آزادراه امامزاده هاشم – منجیل برای احتراز از چنین پیچ و خم تند ناچار یک تونل قوسی بطول 285 متر طراحی گردیده است.

خط الرأس دماغه ای که تونل در آن حفر می گردد بر فراز محور تونل 274 متر از سطح دریا ارتفاع دارد – و این در حالیست که ارتفاع کف تونل در دهانه های شمالی و جنوبی به ترتیب 173 و 179 متر از سطح دریا می باشد.

شیب طولی سطح زمین در مجاورت دهانه شمالی 20 درجه و شیب عرضی آن 25 درجه می باشد. در مجاور دهانه جنوبی تونل شیب طولی سطح زمین تند بوده به حدود 65 درجه می رسد و بطور کلی توپوگرافی در محدوده دهانه جنوبی ناهنجار می باشد.

با توجه به موقعیت لایه بندی سنگ ها و توپوگرافی زمین دهانه های تونل در کیلومترهای 417+24 و 702+24 مشخص گردیده اند.

عکس شماره 1 محل دهانه جنوبی و محور تونل شماره 2 را نشان می دهد.

و...

NikoFile

دانلود پایان نامه تعیین بهینه ی پارامتر های کنترل کننده های پیش بین

اختصاصی از کوشا فایل دانلود پایان نامه تعیین بهینه ی پارامتر های کنترل کننده های پیش بین دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

این پروژه به طور خلاصه عبارت است از ترسیم خطوط راهنما در طراحی کنترل کننده پیش بین برای سیستم های تاخیردار، نوسانی و غیر می نیمم فاز. کنترل کننده های پیش بین خانواده ای از کنترل کننده ها می باشند که از پیش بینی انجام شده توسط مدل سیستم در ساختار کنترل کننده استفاده می کنند. از آنجایی که کنترل کننده های پیش بین دارای حجم محاسباتی بالایی هستند برای استفاده از این کنترل کننده ها در سیستم های سریع، لازم است تا با استفاده از ترفرندهایی از حجم محاسبات آنها کاسته شود. از طرفی تنظیم پارامترهای این کنترل کننده ها برای کیفیت پاسخی مطلوب نیز حائز اهمیت است.

در این پایان نامه سعی شده است تا حجم محاسبات الگوهای کنترل کننده های پیش بین حساب شوند. و با استفاده از روشهایی این حجم محاسبات کاهش داده شوند. و در بخش دیگری از پایان نامه با استفاده از روشی سیستماتیک پارامترهای بهینه کنترل کننده پیش بین، برای سیستم های تاخیردار، نوسانی و غیر می نیمم فاز محاسبه شده است.

مقدمه

کنترل پیش بین MPC شامل تعدادی از الگوریتم های کنترلی است که براساس مفهوم خاصی عمل می کند. در یک کنترل کننده MPC، تعدادی از ورودی های آینده به گونه ای تعیین می شوند، که خروجی پروسه در طول فاصله زمانی معینی، براساس یک تابع معیار به ورودی مرجع نزدیک باشد. این محاسبات طی هر زمان نمونه برداری انجام می شود و معمولاً اولین عنصر محاسبه شده از سیگنال کنترلی به پروسه إعمال می شود. برای این عمل نیاز به یک مدل در کنار پروسه می باشد تا ورودی های آینده را به آن داده و خروجی های آینده پروسه را طبق آن پیش بینی کرد. در این پایان نامه الگوهای مختلف کنترل کننده های پیش بین بررسی می شوند و پارامترهای بهینه این الگوریتم ها به گونه ای محاسبه می شوند که منجر به حجم محاسبات کمتر و کیفیت پاسخ مطلوب می شوند.

نخستین فصل کلیات نام گرفته است. در فصل دوم مختصری در مورد MPC و پارامترهای آن صحبت شده، و به تحقیقاتی که تاکنون برای تنظیم این پارامترها انجام گرفته است پرداخته می شود. فصل سوم به معرفی انواع الگوریتم های مختلف MPC و حجم محاسبات هریک از این الگوریتم ها می پردازد. در فصل چهارم به اثر پارامترهای مختلف کنترل کننده های پیش بین بر روی پاسخ سیستم پرداخته می شود و در فصل پنجم پارامترها بهینه ای که منجر به حجم محاسبات کمتر و کیفیت پاسخ مطلوب هستند، محاسبه می شوند. در فصل ششم پیشنهاداتی جهت بهبود تنظیم پارامترهای کنترل کننده های پیش بین ارایه می شود.

فصل اول

کلیات

کنترل پیش بین در دهه هفتاد میلادی و در صنعت ابداع گردید. اولین مقاله ای که در این زمینه چاپ شد مربوط به Richalet و همکارانش می شود. در این مقاله تاکید بر حل مسایلی بود که استفاده از کنترل کننده های کلاسیک PID مشکل بود و با استفاده از خصوصیات ذاتی مساله (یا همان مدل مناسب) تلاش برای حل این مشکل شده بود. هرچند در این مقاله توجهی به بهینه بودن و یا محدودیت ها نشده بود.

کنترل پیش بین MPC شامل تعدادی از الگوریتم های کنترلی است که براساس مفهوم خاصی عمل می کند. در یک کنترل کننده MPC، تعدادی از ورودی های آینده به گونه ای تعیین می شوند، که خروجی پروسه در طول فاصله زمانی معینی، براساس یک تابع معیار به ورودی مرجع نزدیک باشد. این محاسبات طی هر زمان نمونه برداری انجام می شود و معمولا اولین عنصر محاسبه شده از سیگنال کنترلی به پروسه اعمال می شود. برای این عمل نیاز به یک مدل در کنار پروسه می باشد تا ورودی های آینده را به آن داده و خروجی های آینده پروسه را طبق آن پیش بینی کرد.

کنترل پیش بین در حوزه زمان و به صورت گسسته طراحی می گردد. برای پیاده سازی الگوریتم کنترل پیش بین در هر زمان نمونه برداری مراحل زیر باید اجرا گردد:

1. مسیر مطلوب آینده محاسبه شود.

2. با استفاده از مدل پروسه خروجی های آینده پیش بینی گردد.

3. برای به دست آوردن سیگنال کنترلی، یک مساله بهینه سازی حل گردد. بهینه سازی به صورت حلقه باز انجام می شود. در نتیجه نسبت به کنترل بهینه که در حالت حلقه بسته کار می کند از محاسبات ساده و کمتری برخوردار است.

تفاوت الگوریتم های مختلف کنترل پیش بین را می توان در نوع مدل مورد استفاده برای پیش بینی پاسخ پروسه و در تابع هزینه ای که کمینه می گردد، دانست. در کنترل کننده DMC برای پیش بینی خروجی پروسه از مدل ضرایب پاسخ پله پروسه استفاده می شود. کنترل کننده های پیش بین معروف دیگر، MAC، GPC، D-DMC و PFC هستند که به ترتیب از مدل های پاسخ ضربه، تابع تبدیل، پاسخ پله واحد و تابع تبدیل استفاده می کنند.

شامل 99 صفحه فایل pdf

دانلود پایان نامه پارامتر های موثر در طراحی تونل قطعه شماره 2 آزاد راه قزوین- رشت

اختصاصی از کوشا فایل دانلود پایان نامه پارامتر های موثر در طراحی تونل قطعه شماره 2 آزاد راه قزوین- رشت دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

• مقدمه:

اگر حفر قنوات بخشی از عرضه تونلسازی محسوب شود آنگاه قدمت این فن به 2800 سال قبل از میلاد بر می گردد. زیرا باستان شناسان معتقدند که حفر قنوات در مصر و ایران از آن زمانها معمول بوده است. تذکر این نکته در اینجا در خور توجه است که در سال 1962 طول کل قنوات در ایران را 160000 کیلومتر تخمین زده اند. اگر از این مورد که ذکر شد صرفنظر شود اولین تونل زیرآبی در 2170 سال قبل از میلاد در زمان بابلیها در زیر رودخانه فرات و بطول یک کیلومتر ساخته شد که هر چند بصورت حفاری تونل اجرا نشده است ولی همین، کار حداقل تجربه و تبحر معماران آن عصر را نشان می دهد. از این نوع کار دیگر اجرا نشده است تا 4000 سال بعد که در 1825 تونل تیمز زیر رودخانة تیمزندن ساخته شد. تونل زنی درون سنگها به علت شکل حفاری و عدم امکانات و عدم نیاز به جزء موارد بسیار محدود – فقط در دو قرن اخیر توسعه یافت. هر چند اختراع باروت به قرنها قبل برمی گردد و بعضی آنرا حتی به قرن دوم میلادی نسبت می دهند ولی کاربرد آن در شکستن سنگها احتمالاً در قرن 16 بوده است و اختراع دینامیت در قرن 19 موجب تحولات تدریجی و اساسی در سهولت ایجاد تونل در سنگها شد گرچه ایجاد تونل در سنگها به علت سختی سنگ به مواد منفجره و یا وسایل بسیار سخت و برنده دارد ولی در سنگهای خیلی نرم و در رسوبات سخت نشده، مشکل تونل زنی به لحاظ نگهداری تونل است. بطوریکه تا قبل از اختراع شیلد در سال 1812 ، ایجاد تونلهای بزرگ مقطع در رسوبات سست فوق العاده مشکل می نمود. اولین کاربرد شیلد در 1825 در حفر تونل زیر رودخانه تیمز بود. هر چند حفر این تونل 5/1 کیلومتری حدود 18 سال طول کشید. با گسترش شهرها، اختراع ترنها، افزایش جمعیت، پیشرفت صنایع و نیاز مبرم به معادن گسترش شبکه های زیرزمینی هم به منظور انتقال آب و فاضلاب و نیز در پیشروی معادن و غیره ضرورت یافت و با سرعت روزافزون از اواخر قرن 19 تا کنون پیشرفتهای چشمگیری حاصل گردیده است. بگونه ای که در سالهای اخیر استفاده از ماشینهای حفر تمام مقطع تونل رشد سریعی داشته است. ایده استفاده از این ماشینها از زمانهای دور است. اولین ثبت شده در امریکا توسط جان ویلسون در سال 1856 برای تونل هوساک در ماساچوست بوده است ولی تنها توانسته 3 متر از تونل 7600 متری را حفر نماید در دهه های اخیر توسعه بسیار زیادی پیدا کرده بطوری که در بسیاری از موارد بعنوان اولین گزینه برای حفر تونل می باشد.

1-    مطالعات زمین شناسی مهندسی مسیر
1-1-وضعیت توپوگرافی
2-1-چینه شناسی
3-1-سنگهای تشکیل دهنده
4-1-خصوصیت مکانیکی و فیزیکی و شیمیائی سنگها
5-1-وضعیت آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی و نفوذپذیری سنگها
6-1-تکنونیک و تأثیر نیروهای زمین ساختی و لرزه خیزی محدوده تونل
7-1-موقعیت دهانه و ترانشه های ورودی و خروجی تونل
2-    بررسی نیروهای وارده بر فضاهای زیرزمینی
1-2-تنش در پوسته زمین
2-2-مثالی از وضعیت تنش های ثقلی
3-2-تعریف تمرکز تنش
4-2-توزیع تنش
5-2-تنش های مرزی یا جداره ای
6-2-ضریب ایمنی
7-2-تنش حول فضای زیرزمینی با مقطع دیواری
8-2-ارزشیابی پایداری طبیعی دیوارة تونل
9-2-تعیین زمان پایداری مقاطع با توجه به روش اجراء
3-    عملیات مورد نیاز برای حفر تونل با روش حفاری و انفجار
1-3-نوع سیستم حفاری
2-3-انواع چال در حفر تونل
3-3-برش
4-3-مواد منفجره مصرفی برای حفر تونل
5-3-محاسبات مربوط به حفر تونل با چال زاویه ای V شکل در شرایط نرمال
6-3-تهویة تونل
4-    سیستم نگهداری تونل
1-4-پیچ سقفها یا راک بولتها
2-4-پیچ سقفهای منبسط شونده
3-4-پیچ سقفهای چسبی یا رزینی
4-4-نگهداری توسط بتن
5-4-خلاصه طراحی نگهداری تونل
6-4-طرح انتخابی در تونل شمارة 2
7-4-طراحی پوشش نهایی
8-4-مثلث بندی تونلهای شمارة 2
9-4-روسازی داخل تونل
10-4-چگونگی نصب و مشخصات عایق جدارة تونل
11-4-حداقل ماشین آلات مورد نیاز
II خلاصه اجرای تونل
-    نقشه فتوژئولوژی محدودة تونل شمارة 2
-    پروفیل طولی زمین شناسی تونل شماره 2
-    مقطع طولی، نتایج زمین شناسی و طراحی سازه ای
-    نمای پرتال ورودی و خروجی
-    منابع

دانلود پایان نامه اثر پارامتر های هندسی بر روی انتقال حرارت و افت فشار

اختصاصی از کوشا فایل دانلود پایان نامه اثر پارامتر های هندسی بر روی انتقال حرارت و افت فشار دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

اثر پارامتر های هندسی بر روی انتقال حرارت و افت فشار در طراحی مبدل های حرارتی لوله پره دار صفحه ای

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:49

پایان نامه برای دریافت درجۀ کارشناسی ارشد "M . A"

گرایش مهندسی شیمی

چکیده :

مبدل حرارتی وسیله ای است که انرژی را از سیالی به یک یا چند سیال دیگر که دارای درجه حرارت های متفاوتی هستند منتقل می کند ، لذا مبدل های حرارتی در تمام زمینه های صنعتی ،تجاری و حتی زندگی روزمره نیز که به نحوی با تبادل انرژی سر و کار دارند مورد استفاده قرار می گیرند . برای شناخت هر چه بهتر مبدل های حرارتی آن ها را در هشت گروه متفاوت دسته بندی می کنیم .

مبدل های حرارتی با جریان متقاطع که در اغلب کاربرد های صنعتی مانند تولید بخار در دیگ های بخار و یا گرمایش و سرمایش هوا و گاز های دیگر کاربرد دارند ، در این دسته بندی جزء مبدل های حرارتی با جریان پیوسته سیال به صورت تماس غیر مستقیم که هم به صورت فشرده و هم غیر فشرده ساخته شده و با ساختاری به شکل لوله ای و صفحه ای با آرایش جریان عمود بر هم بین دو سیال که به صورت جابجائی با هم تبادل حرارت می کنند ، جای می گیرند .

مبدل های حرارتی لوله – پره دار صفحه ای که جزء این نوع از مبدل های حرارتی هستند کمتر مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند ، هچنین در کتب درسی و دانشگاهی نیز کمتر به معرفی این نوع مبدل های حرارتی مبادرت گردیده است ، لذا هدف از این تحقیق معرفی بیشتر این نوع از مبدل های حرارتی و بررسی اثر پارامتر های هندسی موثر در طراحی این نوع مبدل های حرارتی می باشد .

بنا براین در این تحقیق با استفاده از نرم افزار فلوئنت که یکی از نرم افزارهای دینامیک سیالات است ، به بررسی اثر این پارامترها در طراحی این نوع از مبدل های حرارتی(CFD)محاسباتی پرداخته ایم و در نهایت نیز نتایج بدست آمده از تحقیق را با نتایج محاسبات تجربی در مبدل های حرارتی با جریان متقاطع بروی دسته لوله ها مقایسه شده است

مبدل حرارتی وسیله ای است که انرژی حرارتی را از سیالی به یک یا چند سیال دیگر که دارای درجه حرارت های متفاوتی هستند منتقل می کند . این تعریف به طور ضمنی بیان می کند که در یک مبدل حرارتی حداقل دو سیال وجود دارند که حرارت بین آن دو جابجا می شود . هرچند که این تعریف از جامعیت کافی برخوردار است معهذا موارد خاصی از مبدلهای حرارتی وجود دارند که در این تعریف نمی گنجند . از جمله این موارد دستگاههای تبادل حرارتی هستند که در سفینه های فضایی و یا هر وسیله ای که در خلاء کار می کند مورد استفاده قرار می گیرند .

مبدل های حرارتی در تمام زمینه های صنعتی ، تجاری و زندگی روزمره که به نحوی با تبادل انرژی سرو کا ردارند مورد استفاده قرار می گیرند . هر موجود زنده به طریقی به مبدل حرارتی مجهز است .

مبدل های حرارتی در اندازه های بسیار کوچک و بسیار بزرگ ساخته شده اند . کوچکترین آنها (کمتر از 1 وات) برای مصارف الکترونیکی فوق هادی ها، هدایت موشک هائی که بوسیله منبع حرارتی کنترل می شوند و بزرگ ترین آنها (ظرفیت حرارتی بزرگ از 1000 مگاوات) در نیروگاه های بزرگ به عنوان دیگ بخار ، کندانسور یا برج خنک کن به کار می روند .

کاربرد مبدل حرارتی بسیار وسیع و در صنایع مختلفی از قبیل نیروگاه های تولید برق ، پالایشگاه ها ، صنایع ذوب فلز و شیشه سازی ، صنایع غذایی و دارو سازی ، کاغذ سازی ، صنایع پتروشیمی ، سردخانه ها و سیستم های گرمایش و سرمایش ساختمان ها ، صنایع میعان گازها ( مانند هوا ) وسائط نقلیه زمینی ، دریایی و فضایی و صنایع الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرند . به طور کلی هرجا که مسئله تبدیل و تبادل انرژی مطرح باشد مبدل های حرارتی به نحوی کاربرد دارند . مبدل های حرارتی به صور مختلفی نظیر دیگ بخار ، مولد بخار ، کندانسور ، اوپراتور ، تبخیر کننده ، برج خنک کن ، پیش گرم کن هوا ، بازیاب ، خنک کن میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای ، فن کویل ، هواساز ،    خنک کن روغن ، خنک کن و گرم کن مشتقات نفتی ، رادیاتور وسائط نقلیه ، گرم کن آب تغذیه و سوپر هیتر در نیروگاه های بخار، کوره و غیره و در صنایع فوق الذکر به کار می روند .

1-1 دسته بندی مبدل های حرارتی

دسته بندی مبدل های حرارتی می تواند بر اساس پیوستگی یا تناوب جریان ، پدیده انتقال ، میزان فشردگی ، طریقه ساخت ، آرایش جریان ، تعداد سیالات ، مکانیزم انتقال حرارت و در جه حرارت کارکرد انجام پذیرد . این دسته بندی ها در شکل 1- 1 خلاصه شده است .

1 - 1- 1 دسته بندی بر مبنای پیوستگی یا تناوب جریان

جریان سیال داخل مجاری مبدل های حرارتی یا پیوسته است یا متناوب . در مبدل های حرارتی با جریان پیوسته مجاری سیال گرم و سرد از هم تفکیک شده اند و سیال گرم دائم درمجاری مخصوص خود و سیال سرد نیز در مجاری مربوطه به خود جریان دارند . دو مجرای جریان توسط یک جداره جامد مانند جدار لوله یا یک ورق از هم جدا شده اند .

از طرفی دیگر در مبدل های حرارتی با جریان متناوب یا بازیاب ها[1] از یک مجموعه مجاری جریان برای هر دو سیال استفاده می شود . مجموعه مجاری جریان ، هسته مبدل را تشکیل می دهند که دو سیال به تناوب از آن عبور میکنند . تمام یا بخشی از هسته مبدل مدتی در معرض جریان سیال گرم قرار دارد که در این مدت انرژی را از سیال گرفته در خود ذخیره می نماید . سپس مدتی در مسیر جریان سیال سرد قرار گرفته و انرژی ذخیره شده رابه آن پس می دهد . این دوره تناوب مرتباً تکرارمی شود .

به عنوان مثال در کوره هائی که در صنایع شیشه سازی یا شیمیائی بکار می روند از پیش گرم کن های ساکن هوا با جریان متناوب استفاده می گردد . شکل شماتیک یکی از این پیش گرم کن ها که به کوره کوپر[2] معروف است و همراه با کوره بلند در صنعت فولاد سازی به کار می رود در شکل 1- 2 نشان داده شده است . چنانچه در شکل ملاحضه    می شود این کوره از دو قسمت تشکیل شده است .

ستون سمت راست خود بازیاب است که شامل مواد متخلخل سرامیکی بوده و ستون سمت چپ اتاق احتراق می باشد . وقتی که کوره گرم کار می کند هوا وسوخت از سمت چپ و پائین اتاق وارد شده و گاز های داغ از بالای بازیاب        ( ستون سمت راست ) وارد شده و از پائین خارج می شوند . پس از مدتی درجه حرارت مواد سرامیکی داخل بازیاب به حد کافی بالا می رود آنگاه ورود سوخت و هوا به اطاق احتراق قطع می شود و هوای محیط از سمت راست و پائین کوره وارد بازیاب می گردد . پس از عبور از بازیاب درجه حرارت آن بالا رفته و از سمت چپ خارج شده و وارد کوره بلند می شود .

در مبدل حرارتی با جریان متناوب ساکن غالباً لازمست جریان همیشگی دو سیال برقرار باشد . در این صورت حداقل دو هسته بازیاب موردنیاز است که درهر لحظه در یکی سیال گرم و در دیگری سیال سرد جاری باشد . درزمان های تناوب تعیین شده به وسیله شیرهای اتوماتیک جای دو سیال عوض می شود . این نوع مبدل در شکل زیر نشان داده شده است . بازیاب شکل 1-3 در میعان هوا به کا رگرفته می شود که در آن سیال گرم (هوا) و سیال سرد (ازت) به طور متناوب در دو هسته مبدل جریان می یابند .

1-1- 2 دسته بندی بر مبنای پدیده انتقال

تبادل انرژی بین دو سیال یا به صورت تماس مستقیم و یا به صورت تماس غیر مستقیم صورت می گیرد .

در نوع تماس مستقیم حرارت بین دو سیال که با یکدیگر تماس مستقیم دارند منتقل می شود . معمولاً یکی از دو سیال گاز و دیگری مایعی است با فشار بخار خیلی پایین و پس از تبادل حرارت به سادگی از یکدیگر قابل تفکیک هستند . برج خنک کن نوع مرطوب که در شکل 1-4 نشان داده شده است از این نوع مبدل حرارتی می باشد . کاربرد دیگر آن کندانسور فواره ای است که در آن پاشش آب به داخل بخار آب یا سایر سیالات باعث تقطیر آن بخار می گردد .

در یک مبدل حرارتی نوع تماس غیر مستقیم حرارت ابتدا از سیال گرم به یک سطح جامد نفوذ ناپذیر ( مثلاً سطح جداره لوله ) منتقل شده و سپس از آن به سیال سرد انتقال می یابد . به این نوع مبدل حرارتی ، مبدل حرارتی سطحی نیز گفته می شود که خود به سه دسته زیر تقسیم می شود :

1- انتقال مستقیم

2- ذخیره انرژی

3- بستر سیال

در مبدل حرارتی نوع انتقال مستقیم دو سیال به وسیله یک جداره جامد ( جداره لوله یا یک ورق ) از هم مجزا شده اند . تمام مبدلهای حرارتی با جریان پیوسته از این نوع هستند . هیچ قطعه متحرکی در مبدل های حرارتی وجود نداشته و با آب بندی های مناسب از اختلاط دو سیال جلوگیری می شود .

مبدل های حرارتی که برا اساس ذخیره انرژی کار می کنند همان بازیاب ها هستند که دربخش قبل مورد بحث قرار گرفتند .

در شکل 1- 5 یک مبدل حرارتی با بتسر سیال[1] نشان داده شده است . جریان یک گاز از یک بستر ذرات جامد ( ماسه، ذغال سنگ ، ذرات آلومینا ، کاتالیزور و... ) باعث سیالی شدن این بستر خواهد شد . در حالت سیالی شده ذرات جامد در داخل گاز به طور یکنواخت مخلوط و پراکنده خواهد شد . اگر سرعت رو به بالای گاز کم باشد ذرات در روی بستر باقی مانده و پراکنده نخواهند شد . از طرفی اگر سرعت گاز زیاد باشد ذرات را با خودش به خارج مبدل حرارتی حمل خواهد نمود . فقط در یک سرعت مناسب است که نیروی دراگ رو به بالا روی ذرات کمی بیشتر از وزن آنها بوده و این ذرات به صورت معلق و پراکنده د رگاز خواهند ماند .

گرچه ضریب انتقال حرارت بین یک گاز در جریان و یک سطح جامد بین w/mc° 30 تا w/mc° 100 می باشد اما این ضریب برای یک بستر سیال تا w/mc° 700 نیز می رسد

مبدل های حرارتی بستر سیالی در تبدیل پودر ذغال سنگ به گاز ، بازیابی انرژی حرارتی خشک کن ، راکتور های شیمیای و غیره به کا ربرده می شوند .

و...

NikoFile