پروژه مکانیک برج های خنک کن

فهرست پروژه مکانیک برج های خنک کن

چکیده

فصـل اول

معرفی برجهای خنک کن

مقدمه:

معرفی برجهای خنک کن

1-1- برج های خنک کن

1-2- دسته بندی سیستمهای خنک کننده

1-2-1- سیستم یک بارگذر

• تخلیه سطحی[2]:

1-2-2- سیستمهای مداربسته

1- برجهای خنک کن:

2- حوضهای پاشش آب[3]:

4- استخرهای خنک کننده[4]:

1-2-3- سیستمهای ترکیبی

افزایش دما در گذر از کندانسور R=Range

دمای منبع آب- دمای خروج برج خنک کن: اختلاف درجه نهایی= TTD

1-3- سیستمهای خنک کن تبخیری[5]

1-3-1- برجهای خنک کن مرطوب

1-4- اصطلاحات برج خنک کن

1-5- کمیت های مهم در طراحی برجهای خنک کن

1-6- توصیف برجهای خنک کن تبخیری

• سیستم توزیع آب ورودی[6]
• هسته خنک کننده[7]
• تجهیزات محرک هوا مثل فن[8]
• کرکره های هوای ورودی[9]
• رطوبت گیرها[10]
• حوضچه های ذخیره آب[11]

1-6-1- سیستم توزیع آب

1-6-2- هسته خنک کننده

– هسته های لایه ای شبکه ای[12]

– هسته های لایه ای نوع ماتریسی[13]

– هسته های لایه ای نوع صفحه ای[14]

– هسته های نوع اسپری و پاششی (قطره ای)[15]

جنس هسته های خنک کننده:

– چوبی:

– فلزی:

– پلاستیکی:

1-6-3- رطوبت گیرها[16]

1-6-4- کرکره های هوای ورودی[17]

1-7- قدرت فن

فصل دوم

روشهای مختلف طراحی برجهای خنک کن

روشهای مختلف طراحی برجهای خنک کن

2-1- طراحی برجهای خنک کن مرطوب

2-2- انتالپی

2-2-1- انتالپی هوای خشک

2-2-2- انتالپی آب

2-2-3- انتالپی بخار آب

2-2-4- انتالپی هوای مرطوب

2-3- رابطه لوئیس[18]

2-4- انتالپی پتانسیل [19]

2-5- روشهای طراحی برجهای خنک کن مرطوب

2-6- انتخاب روش مناسب جهت طراحی

2-7- فرآیند انتقال جرم و حرارت

2-8- اصول طراحی حرارتی

2-8-1- تعیین ملزومات برج

2-8-2- اهمیت نسبت شارجرمی آب به شارجرمی هوا

2-8-3- فرآیند انتقال حرارت و جرم

2-8-4- تئوری طراحی حرارتی

2-8-4-2- مشخصه هسته خنک کننده

2-9- روشهای بدست آوردن مشخصه حرارتی برج

2-9-1- روش استفاده از فرمول تجربی

2-9-2- روشهای عددی

2-9-3- روش استفاده از منحنی

2-10- موازنه انتالپی

مرحله اول:

مرحله دوم:

مرحله سوم:

2-11- هسته خنک کننده

2-11-1- انتخاب نوع هسته خنک کننده

2-11-2- مشخصه انتقال حرارت

2-11-3- افت فشار

2-12- پارامترهای موثر روی اندازه برج

2-12-1- تاثیر دمای مرطوب محیط

2-12-2- تاثیر دمای تمایل[20]

2-12-3- تاثیر رنج سرمایش[21]

2-12-4- تاثیر بار حرارتی[22]

2-13- آب جبرانی[23]

شکل 2-13- ]5[

چند نمونه نمودار مشخصه برج بر حسب دبی جرمی آب به هوا

فصل سوم

طراحی برجهای خنک کن جریان طبیعی و اجباری

راحی برجهای خنک کن جریان طبیعی و جریان اجباری

3-1- طراحی برجهای خنک کن جریان طبیعی

3-2- معرفی برجهای خنک کن جریان طبیعی

3-3- مشخصه حرارتی برج و طراحی حرارتی آن

3-3-1- طراحی حرارتی

3-3-2- افت فشارها

3-3-2-1- افت فشار ورودی هوا

3-3-2-2- افت فشار خروجی هوا

3-3-2-3- افت فشار در هسته خنک کننده

3-3-2-5- افت فشار در افشاننده

3-3-2-6- افت فشار ستونها

3-4- تغییر چگالی هوا

3-5- تغییر شرایط طرح

3-6- طراحی برجهای خنک کن مرطوب جریان اجباری

6-1 معرفی برج های خنک کن جریان اجباری

3-6-2- مشخصه حرارتی و طراحی برج

3-7- تغییر شرایط طرح

3-7-1- تغییر دمای مرطوب طراحی

3-7-2- تغییر دمای آب ورودی

3-7-3- تغییر نسبت دبی آب به دبی هوا

3-8- منحنی پروسه بالانس حرارتی برج خنک کن

آکنه های پلاستیکی

خصوصیات معمول آکنه ها

پلاستیک

خصوصیات پرکننده مناسب برای برجهای خنک کن به طور خلاصه عبارتند از :

2- ارتفاع محفظه آرام کننده هوا[24]:

3- ضریب دید برج خنک کن[25]:

4- میزان بای پاس هوا[26]:

5- فاصله ارتفاع پاشش نازل :

–  نقطه کارکرد طرح[27] :

– نقطه کارکرد واقعی[28]:

– نقطه کارکرد ایده آل[29]:

– نقطه کارکرد بهینه[30]:

– عملکرد گرمایی

– پرکننده

– پرکننده فیلمی[31]:

– پرکننده پاششی[32]:

– پرکننده فیلمی شیار مایل

– پرکننده فیلمی شیار عمودی غیر همراستا[33]:

– پرکننده فیلمی شیار عمودی  همراستا[34]:

– سلول[35]:

– آرایش جریان مخالف[36]:

– آرایش جریان متعامد[37]:

3-9- پرکننده های مورد استفاده در برج های خنک کننده جریان مخالف

3-9-1- پرکننده های پاششی

 

 

شکل (3-10-الف و 3-10-ب)- نمونه هایی از مقاطع پرکننده های پاششی پلاستیکی

شکل (3-11)- نمونه ای از نصب معلق پرکننده های پاششی

3-9-2- پرکننده های فیلمی

جدول (3-1) –  مشخصات فیزیکی مواد پلاستیکی مورد استفاده جهت تولید پرکننده های فیلمی

1) شیار مایل

2) شیار عمودی ناهمراستا

3) شیار عمودی همراستا

(3-9-2-1)- اقسام پرکننده های فیلمی

3-9-2-2- پرکننده های شیار مایل

شکل (3-13)- پرکننده های شیار مایل با گامهای مختلف

3-9-2-3- پرکننده های شیار عمودی غیر همراستا

شکل (3-14)- پرکننده های شیار عمودی غیر همراستا

شکل (3-15)- نحوه توزیع آب در انواع پرکننده های مختلف

3-9-2-4- پرکننده های شیار عمودی همراستا

شکل (3-16)- فیلم پرکننده شیار عمودی همراستا

پرکننده های مرکب

3-10- مقایسه عملکرد پرکننده های پاششی و فیلمی

شکل (3-17) – مقایسه عملکرد شرایط پرکننده های مختلف

شکل(3-18 ) مقایسه عملکرد گرمایی پرکننده های پاششی و فیلمی با تراکم مختلف

جدول (3-2) – مقایسه اثر افزایش تراکم در ارتفاع لازم جهت پرکننده های پاششی و فیلمی

3-11-  محاسبه عملکرد گرمایی پرکننده ها

3-11-1- عملکرد گرمایی پرکننده های پاششی

جدول (3-3) – ارتفاع لازم جهت نصب پرکننده های پاششی معرفی شده در شکل (1-1)

جدول (3-4)- مشخصه های تجربی رابطه (1)

3-11-2- عملکرد گرمایی پرکننده های فیلمی

جدول (3-5)- ارتفاع مورد نیاز جهت نصب پرکننده فیلمی

3-12- طرح هیدرولیکی برج خنک کن

3-12-1- مبانی طرح هیدرولیک برج خنک کن

– افت قطره گیر[38]:

– افت تنوره فن و خروج هوا[39]:

شکل (3-19) – نمونه ای از نازل های مورد استفاده در سیستم توزیع آب رو باز

شکل (3-20) – نمونه ای از نازل های مورد استفاده در سیستم توزیع آب بستــه

شکل (3-21) – شماتیک سیستم توزیع آب بسته برج خنک کننده

3-13-  محاسبه افت فشار مسیرآب

3-14-  محاسبه افت فشار مسیر هوا

شکل (3-22) – شماتیک مسیر افت فشار جریان هوا در برجهای خنک کن در جریان مخالف

شکل (3-23) – شماتیک نمونه هایی از قطره گیر های مورد استفاده در برجهای خنک کن با آرایش های جریان های غیر همراستا ومتعامد ( Cross & Counter Flow Arrangment )

شکل (3-25) – محدوده افت فشار پکینگ های شکل (2-4)

شکل (3-24) – محدوده افت فشار پرکننده های شکل (3-24)

شکل (3-25) – افت فشارپنجره با هندسه نمایش داده شده

3-14-1-  محاسبه افت فشار پرکننده

3-14-1-1-  افت فشار پرکننده های فیلمی

جدول 2-1- مقایسه افت فشار در پرکننده های فیلمی

3-14-1-2-  افت فشار پرکننده های پاششی

شکل (3-26)- مقدارG_E  در رابطه (2-1)

3-14-2-  محاسبه افت فشار کلی

الف – افت فشار ورودی

ب -1- افت فشار پرکننده پاششی نوع A  :

ب- 2 – افت فشار پرکننده پاششی نوع I  ( پرکننده های فعلی ) :

ب – 3- افت فشار پرکننده فیلمی نوع :PVF – 19 PLUS

ب- 4 – افت فشار پرکننده فیلمیVF – 3800   :

ج -1- افت فشار قطره گیر چوبی:

ج -2- افت فشار قطره گیر PE-130   :

3-15-  انتخاب الکترو موتور

الف – قدرت مورد نیاز برای شرایط طرح با پرکننده پاششی:

ب – قدرت مورد نیاز برای شرایط طرح یا پرکننده فیلمی:

3-16-  بررسی عملکرد فن

3-17-  بررسی عملکرد گرمایی واقعی برج خنک کن

18-3- بررسی عملکرد گرمایی مطلوب برج خنک کن  در شرایط کارکرد مختلف

– سیستم توزیع آب شامل کانالهای فرعی و نازل ها

–  اصلاح ساختار ونصب پره های فن استاندارد

– تغییر نوع پر کننده ها اعم از انواع پاششی و فیلمی

– افزایش سطح ورودی های پنجره ها

– تغییر نوع قطره گیر ها

افزایش دبی هوا تا نقطه طرح از دو طریق امکان پذیر است :

1- اصلاح عملکرد فن:

2- افزایش سطح پنجره های ورودی :

3-18-1-  عملکرد برج خنک کن در شرایط واقعی

3-18-1- 1- عملکرد گرمایی واقعی با پرکننده پاششی

3-18-1-2-  عملکرد گرمایی واقعی با پرکننده فیلمی

شکل (3-27)- نقطه کارکرد برج خنک کن در شرایط واقعی

جدول 3-7 – نقاط کارکرد هیدرولیکی جریان هوا در برج خنک کن منطقه یک پتروشیمی شیراز با پرکننده فیلمی مرکب

3-18-2- عملکرد گرمایی در شرایط کارکرد با فن بهینه

3-18-2-1 – عملکرد گرمایی د ر شرایط بهینه با پرکننده پاششی

3-18-2-2– عملکرد گرمایی در شرایط بهینه با پرکننده فیلمی

3-18-3- عملکرد گرمایی در شرایط ایده آل

3-18-3-1- عملکرد گرمایی در شرایط ایده آل با پرکننده فیلمی

3-19- مقایسه کارآیی کلی برج خنک کن در شرایط کارکرد مختلف

جدول (3-8)الف-مقایسه عملکرد گرمایی برج خنک کن در شرایط مختلف  کارکرد با پرکننده پاششی

جدول (3-9) ب – مقایسه عملکرد گرمایی برج خنک کن در شرایط مختلف کارکرد پرکننده فیلمی

(3-20) مقایسه مقاومت رسوب گیری در پرکننده های تجارتی

3-21-  مقاومت پرکننده های مختلف در برابر رسوب

شکل (3-28) سرعت فیلم آب در انواع پرکننده های مختلف

• پرکننده های مقاوم در برابر رسوب[40]:

شکل (3-29) تاثیر رسوب در عملکرد گرمایی

3-22- انتخاب پرکننده ها برای کیفیت های مختلف آب

کلاس آب 1 :

کلاس آب 2 :

کلاس آب 3 :

کلاس آب 4:

جدول (3-10) – پرکننده مناسب برای کیفیت های مختلف آب

شکل (3-30)  نمودار انتخاب پرکننده بر اساس کیفیت آب

جدول (3-11) – سازگاری استفاده از پرکننده های فیلمی برای کیفیت های مختلف آب

شکل (3-4)-  نمودار انتخاب پرکننده براساس کیفیت آب

3-22-1- انتخاب پرکننده مناسب جهت برج خنک کن موجود

3-23- نتیجه گیری

3-23-1- سازه

3-23-2-  سازه و نشیمنگاه پرکننده فیلمی

3-24- سیستم توزیع آب

3-24-1- نازل

3-24-2- سیستم توزیع آب کانال های اصلی و فرعی

فصل چهارم

شبیه سازی برج خنک کن جریان مخالف

4-1- مقدمه

4-2- مروری بر کارهای گذشته

4-2-1- تئوری برج خنک کن

4-2-3- مدل های ریاضی ارائه شده بر مبنای اصول اساسی

4-3- مدل ریاضی

4-3-1- اصول مدل کردن

4-3-2- مفهوم پاکت[41]

4-4- محاسبات ناحیه سقوط آزاد

4-4-1- حرکت قطره

4-4-1-1- ضریب پسا

4-4-1-2- سرعت حد قطره

4-4-2- انتقال حرارت و جرم قطره

4-4-2-1- محاسبه تعداد قطرات در یک پاکت

4-4-2-2- محاسبه عدد نوسلت

4-4-3- شکست آیرودینامیکی قطرات[42]

4-4-4- برخورد قطرات

4-4-4-1- راندمان بهم چسبیدن قطرات

4-4-5- بررسی حرکت قطرات به سمت بالا

4-4-6- افت فشار

4-5- محاسبات مربوط به گرید

4-5-1- اسپلش [43] قطرات

جدول (4-1): مقادیر ثابت برای محاسبه ضریب متوسط اسپلش

و اندازه میانگین جرمی قطره[44]‌ از رابطه:

4-5-2- برش[45] قطره

4-5-3- انتقال جرم و حرارت از گریدها

4-5-4- چکه کردن از زیر گریدها

4-5-5- افت فشار

4-6- بهینه کردن محاسبات

جدول (4-2) ضریب پسا

فصل پنجم

طراحی برجهای خنک کن مرطوب با جریان اجباری

فصل پنجم

طراحی برجهای خنک کن مرطوب با جریان اجباری

5-1- معرفی برجهای خنک کن با جریان اجباری

شکل 5-1- نمای برج خنک کن مرطوب با جریان اجباری مخالف

5-2- مشخصه حرارتی و طراحی برج

شکل 5-2- منحنیهای مشخصه فن و نقطه کار برج روی آن.

5-3- محاسبه آب مصرفی در برج

5-4) تغییر شرایط طرح

5-4-1- تغییر دمای حباب تر محیط

شکل (5-3) دیاگرامهای هوای اشباع و هوای مرطوب بر حسب دما.

5-4-2) تغییر دمای آب ورودی

شکل 5-4- دیاگرامهای هوای اشباع و هوای مرطوب بر حسب دما

تغییر نسبت دبی آب به دبی هوا

شکل (5-5) مشخصه های حرارتی برج و هسته خنک کننده بر حسب نسبت دبی ها

5-4-4- تغییر تعداد فنها در برجهای سلولی

5-5- زیربرنامه های برنامه Mtower

زیربرنامه make chart

زیربرنامه im charact

تابع fh

زیربرنامه  IPcharact

زیر بر نامه graph

زیر برنامه finding

زیر برنامه writeDesign point

زیربرنامه outputs

زیر برنامه findtout

5-4)‌ زیر برنامه های برنامه MTOWER

زیر برنامه designpoint

زیر برنامه changecondition

زیر برنامه changewetbulb

زیر برنامه changetin

زیر برنامه changenumfan

زیر برنامه changrate

5-6- پیشنهاد برای بهبود برنامه های کامپیوتری