بررسی فرآیند تقطير مایعات

بررسی فرآیند تقطير مایعات
بررسی فرآیند تقطير مایعات
150,000 ریال 
تخفیف 15 تا 30 درصدی برای همکاران، کافی نت ها و مشتریان ویژه _____________________________  
وضعيت موجودي: موجود است
تعداد:  
افزودن به ليست مقايسه | افزودن به محصولات مورد علاقه

تعداد صفحات : 308 صفحه _ فرمت WORD_ دانلود مطالب بلافاصله پس از پرداخت آنلاین

فهرست مطالب

فصل اول 8
فرآيندهاي حالت ناپايدار و انبوه 8
مايعات سرد كننده و گرم كننده 10
1) دماي مايع انبوه 10
مقدمه 10
حجم هاي تكان داده  شده خنك ساز و گرم كن 13
حجم هاي تكان داده شدة خنك ساز يا گرم كنندة جريان متقابل 13
كويل در تانك يا محفظة پوشانده شده، واسطه خنك سازي ايزوترمال 14
كويل در تانك يا محفظة پوشانده شده، واسط گرم ساز غير ازوترمال 14
كويل در تانك، واسط خنك ساز غير ايزوترمال 15
مبدل حرارت خارجي، واسط گرم كنندة ايزوترمال 15
مبدل خارجي مايع تدريجاً اضافه شده به تانك، واسط خنك كنندة ايزوترمال 18
مبدل خارجي، مايع تدريجاً اضافه شده ه تانك، واسط خنك كنندة ايزوترمال 19
مبدل خارجي 2-1، گرم كردن 20
مبدل خارجي 2-1، مايع تدريجاً اضافه شده به تانك، خنك سازي 21
حجم هاي متلاطم خنك كردن و گرم كردن، جريان موازي- جريان متقاطع 21
مبدل جريان متقابل خارجي، واسط گرم كنندة ايزوترمال 24
مبدل جريان مقابل خارجي، واسط خنك كنندة ايزوترمال 25
مبدل جريان متقابل خارجي، واسط گرم كنندة غير ايزوترمال 25
مبدل جريان مقابل خارجي، واسط خنك كنندة غير ايزوترمال 25
مبدل 2-1 خارجي، خنك سازي و گرم كردن 25
مبدل خارجي 4/2 گرم كردن و سرد كردن 26
دوباره گرم ساز و چگالنده: 30
جامدات خنك كننده و گرم كننده 32
2a)دماي مياني ثابت 32
-ديوار با ضخامت نامتناهي، گرم شده روي يك طرف 33
ديوار با ضخامت متناهي از يك طرف گرم شده 38
ديوار با ضخامت متناهي، گرم شده از هر دو طرف 39
ديوار با ضخامت متناهي كه به وسيلة يك سيال با مقاومت تماسي گرم شده است. 41
شكلهاي متناهي و نيمه متناهي گرم شده بوسيلة سيال با مقاومت تماسي 45
روش نيومن براي شكلهاي رايج و تركيبي 48
توزيع دما- زمان با مقاومت تماسي 56
تغيير متناوب دماي سطح 59
فصل دوم 71
محاسبات كوره 71
بويلرهاي بخارساز 73
كوره هاي پالايش نفت 77
شكل 5/19 يك كورة جعبه اي با دو بخش تابشي 80
در شكل 6/19 يك كورة جعبه اي با محفظة جابه‌جايي با مخزني 81
شكل 7.‌19 كوره اي به شكل   82
عوامل انتقال حرارت تابشي 83
چاه حرارتي 84
منبع گرما 90
سطوح بسته 95
روشهاي طراحي 99
4-روش ساده شدة والنبرگ 101
كاربردها 102
ضريب كلي تبديل ‎F: 112
كاربردهاي گوناگون: 116
مثال 19.5 محاسبة يك محفظة گرم شده 119
بعضي جنبه‎هاي كاربردي از كوره‎هاي پالايش: 121
كاربردهاي اضافي 125
محفظه‎هاي با آشفتگي مكانيكي 126
مثال ‎20.1 محاسبة محفظة پوسته‎دار 128
2- كويل‎ها: 130
ضرائب كناره‎هاي لوله 131
ضرائب بيروني با استفاده از لوله‎هاي عمودي 134
3- كويل با لولة غوطه‎ور در آب 135
اختلاف دما در كويل كولر غوطه‎ور در اب 136
ضرائب انتقال حرارت آبشخور 137
تعليق‎ها و پودرها: 138
اختلاف دما در كولرهاي شيپوري 142
شكل زانويي برگشت: 142
ضرائب پوستة بيروني: 143
سمت بيروني سيال سرد: 145
5- كولرهاي اتمسفريك 146
محاسبة كولرهاي اتمسفريك 150
اختلاف دما در يك كولر اتمسفريك 153
مثال ‎20/5. محاسبة يك كولر اتمسفريك با پوستة آب 154
ضريب كثيفي: 155
7- مبدلهاي سرنيزه‎اي 156
اختلاف دما در مبدل سرنيزه‎اي 159
معادلة ‎20/6. محاسبة اختلاف دماي واقعي 167
مثال ‎20/7. محاسبة خنك كردن شن يا مقاومت قابل اغماض 176
مثال ‎20.8a. گرم‎كنندة غوطه‎وري 183
مثال 20/8b. گرم‎كنندة باريك براي گرمايش هوا 185
كاربردهاي ضميمه: 187
كنترل دما و متغيرهاي مرتبط در فرآيند 190
مكانيزم كنترل اتوماتيك: 197
مبدلها: 208
چگالنده‎هاي كلي 214
چگالنده‎هاي جزيي: 217
پمپ ربويلرها: 218
فرآيندهاي ‎انبوه 222
تقطير پيوسته 225
نتيجه 226
 

فصل اول
فرآيندهاي حالت ناپايدار و انبوه
 مقدمه:
روابط فصل هاي قبل فقط در حالت پايدار به كار مي روند كه در آن جريان گرما و دماي منبع با زمان ثابت بودند. فرآيندهاي حالت ناپايدار آنهايي هستند كه در آنها جريان گرما، دما و يا هر دو در يك نقطة ثابت با زمان تغيير مي كنند. فرآيندهاي انتقال حرارت انبوه فرآيندهاي حالت ناپايدار نمونه اي هستند كه در آنها تغييرات حرارت ناپيوسته اي رخ مي دهند همراه با مقادير خاصي از ماده در هنگام گرم كردن مقدار داده شده اي از مايع در يك تانك يا در هنگامي كه يك كورة سرد به كار افتاده است.
همچنين مسائل رايج ديگري نيز وجود دارند كه مثلاً شامل مي شوند بر نرخي كه حرارت از ميان يك ماده به روشي رسانايي انتقال مي يابد در حالي كه دماي منبع گرما تغيير مي كند. تغييرات متناوب روزانة حرارت خورشيد بر اشياء مختلف يا سرد كردن فولاد در يك حمام روغن نمونه راههايي از فرآيند اخير هستند. ساير تجهيزاتي كه بر اساس روي خصوصيات حالتي ناپايدار ساخته شده اند شامل كوره هاي دوباره به وجود آورنده(اصلاحي) كه در صنعت فولاد استفاده مي شوند، گرم كنندة دانه اي(ريگي) و تجهيزاتي كه در فرآيندهاي بكار گيرندة كاتاليست دماي ثابت يا متغير به كار مي روند هستند.
در فرآيندهاي كلان براي گرم كردن مايعات نيازمنديهاي زماني براي انتقال حرارت معمولاً مي توانند بوسيلة افزايش چرخة سيال كلان و يا واسطة انتقال حرارت و يا هر دو  اصلاح شوند.
دلايل به كار گرفتن يك فرآيند كلان به جاي به كارگيري ديگ عمليات انتقال حرارت پيوسته بوسيلة عوامل زيادي ديكته مي شوند:
بعضي از دلايل رايج عبارتند از 1) مايعي كه مورد فرآيند قرار مي گيرد به صورت پيوسته در دسترس نيست 2) واسط گرم كردن يا سرد كردن به طور پيوسته در دسترس نيست 3)نيازمنديهاي زمان واكنش يا زمان عملكرد متوقف شدن را ضروري مي سازد 4) مسائل اقتصادي مربوط به مورد فرآيند قرار دادن متناوب يك حجم وسيع، ذخيره يك جريان كوچك پيوسته را توجيه مي كند 5)تميز كردن و يا دوباره راه‌اندازي كردن يك بخش براي دورة كاري است و 6)عملكرد سادة بيشتر فرآيندهاي كلان سودمند و خوب است.
به منظور مطالعه كردن منظم و با قاعدة رايج ترين كابردهاي فرآيندهاي انتقال حرارت حالت ناپايدار و كلان ترجيح داده مي شود كه فرآيندها را به دسته هاي (aمايع (سيال) گرما دهنده يا خنك كننده و  b) جامد خنك كننده يا گرم كننده تقسيم كنيم.
رايج ترين نمونه ها در ذيل آورده شده اند:
1)مايعات سرد كننده و گرم كننده
a) مايعات كلان  b)تقطير كلان
2)جامدات خنك كننده يا گرم كننده
a)دماي واسط ثابت b)دماي متغير دوره اي  c)دوباره توليد كننده ها(ژنراتورها)
d)مواد دانه اي در بسته ها

مايعات سرد كننده و گرم كننده
1) دماي مايع انبوه
مقدمه
بومي، مولر و ناگل رابطه اي براي زمان مورد نياز را براي گرم كردن يك تودة تكان داده شده بوسيلة غوطه ورسازي يك كويل گرم كننده بدست آورده اند كه براي زمان است كه اختلاف دما معادل LMTD (اختلاف دماي مياني لگاريتمي) براي جريان روبه رو داده شده باشد.
فيشر محاسبات انبوه را گسترش داده است براي شامل شدن يك جدول خارجي جريان مقابل، چادوك و سادرنر حجم هاي تكان داده شده را مورد بررسي قرار داده اند كه با مبدل هاي خارجي جريان مقابل همراه با اضافه سازي پيوستة مايع به تانك گرم شده اند همچنين به ميزان حرارت در اين راه حل پرداخته اند.
بعضي از روابطي كه به دنبال مي آيند براي كويل ها در تانك ها و محفظه هاي پوشانده شده به كار مي روند. اگرچه روش بدست آوردن ضرائب انتقال حرارت براي اين اجزاء تا فصل 20 به تعويق انداخته شده است.
تشخيص دادن حضور يا عدم حضور تكان در يك مايع كلان هميشه امكانپذير نيست. گرچه دو مقدمة فوق منجر به نيازمنديهاي متفاوتي براي نائل شدن به يك تغيير دماي كلان در يك دورة زماني داده شده مي شوند.
زماني كه يك محرك مكانيكي در يك تانك يا محفظه همانند شكل 1.‌18 نصب مي‌شود نيازي به اين پرسش كه سيال تانك تكان داده شده يا نه نيست.

زماني كه محرك مكانيكي وجود ندارد ولي سيال به طور پيوسته در حال گردش است ما نتيجة اين كه حجم تكان داده شده است يك نوع احتياط و دورانديشي است.
در بدست آوردن معادلات كلان در ذيل T به مايع داغ انبوه يا واسط گرم كردن اشاره مي كند. t به مايع سرد انبوه يا واسط خنك سازي اشاره دارد. موارد ذيل در اين جا مورد بررسي قرار مي گيرند.
حجم هاي خنك سازي يا گرم سازي متلاطم جريان متقابل
- كويل در تانك يا محفظة پوشانده شده، واسط ايزوترمال
- كويل در تانك يا محفظة پوشانده شده، واسط غير ايزوترمال
- مبدل خارجي، واسط ايزوترمال
- مبدل خارجي، واسط غير ايزوترمال
- مبدل خارجي مايع پيوسته اضافه شده به تانك، واسط ايزوترمال
- مبدل خارجي مايع پيوسته اضافه شده به تانك، واسط غير ايزوترمال
حجم هاي خنك ساز يا گرم كننده متلاطم، جريان متقابل موازي
مبدل 2-1 خارجي
مبدل 2-1 خارجي، مايع تدريجاً اضافه شده به تانك
مبدل 4-2 خارجي
مبدل 4-2 خارجي، مايع تدريجاً اضافه شده به تانك
حجم هاي گرم ساز و خنك كننده بدون تكان دهي
مبدل جريان مقابل خارجي، واسط ايزوترمال
مبدل جريان مقابل خارجي، واسط غير ايزوترمال
مبدل  2-1 خارجي
مبدل  4-2 خارجي

حجم هاي تكان داده  شده خنك ساز و گرم كن
چندين راه براي در نظر گرفتن فرآيندهاي انتقال حرارت كلان وجود دارد. اگر تكميل كردن يك عملكرد معين در زمان داده شده مطلوب باشد، سطح مورد نياز معمولاً مجهول است. اگر سطح انتقال حرارت معلوم است، مانند نصب فعلي زمان مورد نياز براي تكميل كردن عملكرد معمولاً نامعين است و يك حالت سوم زمان پيش مي آيد كه زمان و سطح هر دو معلوم هستند ولي دما در پايان زمان مورد نظر مجهول است. فرضيات زيرين در بدست آوردن معادلات 1/18 تا 23/18 در نظر گرفته شده اند:
1)براي فرآيند و تمام سطح ثابت است
2)نرخهاي جريان مايع ثابت هستند
3)گرماهاي ويژه براي فرآيند ثابت هستند
4)واسط گرم سازي يا خنك سازي يك دماي ورودي ثابت دارد
5)تكان دهنده يك دماي سيال انبوه  يكسان و يكنواخت فراهم مي كند.
6)هيچ گونه تغيير فاز جزيي رخ نمي دهد
7)تلفات گرمايي قابل اغماض هستند.

حجم هاي تكان داده شدة خنك ساز يا گرم كنندة جريان متقابل
- كويل در تانك يا محفظة پوشانده شده واسط گرم كننده ايزوترمال
ترتيب نشان داده شده در شكل 1/18 را در نظر بگيريد، شامل يك محفظة تكان داده شده شامل M پوند از مايع با گرماي ويژة c و دماي اولية   كه بوسيلة يك سيال متراكم شوندة با دماي   گرم مي شود. دماي batch،   در هر زمان   بوسيلة تعادل گرمايي ديفرانسيلي داده مي شود. اگر   مقدار كل btu انتقال يافته است در اين صورت به ازاي واحد زمان
 18/4    
با انتگرال گيري از   تا   در هنگامي كه زمان اثر به   مي رسد،
18/5    
كاربرد يك رابطه مانند 5/18 نيازمند محاسبة مستقل V براي كويل يا محفظة پوشانده شده همانند فصل 20 است فصل 20 است. با Q و A ثابت بوسيلة شرايط فرآيند زمان گرم سازي مورد نياز مي تواند محاسبه شود.
كويل در تانك يا محفظة پوشانده شده، واسطه خنك سازي ايزوترمال
مسائل اين نوع معمولاً در فرآيند دماي پايين رخ مي دهد كه در آنها واسط خنك كننده يك مبرد است كه به جزء خشك سازي در دماي جوش ايزوترمالش تغذيه مي‌شود. مطابق با همان ترتيب نشان داده شده در شكل 1/18 شامل M پوند از مايع با گرماي ويژة C و دماي اولية   كه با يك واسط بخار شونده با دماي   خنك مي شود اگر   دماي توده در هر زمان   باشد.
18/6    
 18/7    

كويل در تانك يا محفظة پوشانده شده، واسط گرم ساز غير ازوترمال
واسط غير ايزوترمال گرم كننده برج جريان ثابت W و دماي ورودي   دارد ولي دماي خروجي متغير است.
18/8   
قرار مي گذاريم كه     و با دماي پنداشتي a و b را معادلة 8/18 در اين I
 18/9   

كويل در تانك، واسط خنك ساز غير ايزوترمال
18/10   
 18/11   

مبدل حرارت خارجي، واسط گرم كنندة ايزوترمال
ترتيب شكل 2/18 را در نظر بگيريد در آن سيال بوسيلة يك مبدل خارجي گرم مي‌شود. از آنجايي كه واسط گرم كننده ايزوترمال است، هر نوع مبدل با بخار در پوسته يا لوله مي تواند به كار برده شود. امتيازات گردش اجباري براي هر دوره اين ترتيب را پيشنهاد مي كند.

دماي متغير بيرون از مبدل   از دماي متغير تانك t متمايز است و تعادل گراي ديفرانسيلي براي اين وسيله داده مي شود:
18/12    
 با فرض 
 مبدل بيروني، واسط خنك كنندة ايزوترمال
18/14   
در مبدل بيروني، مبدل گرماساز غير ايزوترمال، تعادل حرارت ديفرانسيلي بدين وسيله داده مي شود.
18/15  
دو دماي متغير   و   وجود دارند كه در LMTD ظاهر مي شوند كه بايد در ابتدا حذف شوند.
با معادل گرفتن a و b در معادله 15/18
 اجازه دهيد كه     باشد و
 مبدل خارجي محل خنك كنندة غير ايزوترمال
 مبدل خارجي، مايع تدريجاً اضافه شده به تانك، واسط گرم كنندة ايزوترمال، اجزاي فرآيند در شكل 3/18 نشان داده شده اند، مايع تدريجاً با نرخ    و سرماي ثابت   به تانك اضافه مي شود فرض شده است كه هيچگونه تأثيرات حرارتي شيميايي همراه با اضافه سازي آب به تانك وجود ندارد.

از آنجا كه M پوند مايع ابتدايي در توده   ميزان پوند در ساعت است، مقدار مايع كلي در هر زمان   است. تعادل گرمايي و ديفرانسيلي به اين صورت خواهد بود.
18/8   
و   
از آنجايي كه  
با حل نسبت به 
 با جانشيني در معادلة 18/18
 اگر اضافه كردن مايع به تانك باعث ايجاد يك گرماي دروني يا بيروني ميانگين انحلال شود،   تركيب  ، مي توان آن را با اضافه كردن   به صورت عدد مخرج كسر سمت چپ در نظر گرفت زيرنويسي 0 به تركيب اشاره دارد.

مبدل خارجي مايع تدريجاً اضافه شده به تانك، واسط خنك كنندة ايزوترمال
حرارت آثار از حلال مي تواند با اضافه كردن   به صورت و سمت چپ در نظر گرفته شود.
مبدل خارجي، مايع تدريجاً اضافه شده به تانك، واسط گرم كنندة غير ايزوترمال
تعادل حرارتي برابر با دما، معادلة 81/18 براي گرم كردن است به استثناي اينكه   براي دماي ورودي و خروجي واسط گرم كننده است.
با قرار دادن     
 آثار گرماي انحلال مي توانند با اضافه كردن   به صورت و مخرج كسر سمت چپ در نظر گرفته شوند.
مبدل خارجي، مايع تدريجاً اضافه شده ه تانك، واسط خنك كنندة ايزوترمال
 آثار گرماي انحلال مي توانند با اضافه كردن   به صورت و مخرج سمت چپ در نظر گفته شوند. حجم هاي تكان داده شدة (متلاطم) خنك كننده و گرم كننده، جريان متقابل- جريان موازي مشتقات مواد قبلي شامل فرض مي شدند، كه به مبدلهاي تمام خارجي نياز دارند كه دو جريان متقابل كار مي كردند با واسط هاي خنك كننده و گرم كنندة غير ايزوترمال اين موضوع هميشه سومند نخواهد بود.
به اين دليل كه ساختار امتيازات مربوط به كارايي را فداي تجهيزات چند گذره اي مانند مبدل 2-1 مي كند. مبدل خارجي 2-1 مي تواند با استفاده كردن از اختلاف دمايي تعريف شده در معادله 37-7 مد نظر قرار بگيرد.
       37-7
 و 
 24/18   
بدين ترتيب
و s به همان خوبي R يك ثابت است كه از دماي خروجي مبدل مستقل است.

مبدل خارجي 2-1، گرم كردن
با بكار بردن همان تعادل گرمايي تعريف شده در معادلة 15/18
 25-18
با بازآرايي،      
كه S با معادلة 24-18 تعريف مي شود.
مبدل خارجي 2-1، خنك كردن،
26-18    
كه مجدداً با رابطة 24-18 تعريف مي شود.
مبدل خارجي 2-1، مايع تدريجاً اضافه شده به تانك، گرمايشي
27-8 
 با ساده سازي
 28-18
 كه s به وسيلة معادلة 24/18 تعريف مي شود. آثار گرمايي انحلال مي تواند با اضافه كردن   به صورت و مخرج معادلة سمت چپ در نظر گرفته شوند.

مبدل خارجي 2-1، مايع تدريجاً اضافه شده به تانك، خنك سازي
29/18   
  كه S به وسيلة معادلة 24/18 تعريف مي شود. آثار گرماي مي تواند با اضافه كردن   به صورت و مخرج سمت چپ در نظر گرفته شود.
حجم هاي متلاطم خنك كردن و گرم كردن، جريان موازي- جريان متقاطع
معادلة 5/8 نسبت هاي دماهاي واقعي را براي مبدل 24 مي دهد. اين موضوع مي تواند با عبارتهاي شامل دوباره بازآرايي شدن و معادل هاي زير را بدهد:
 32/18   
از آنجا كه  نمي تواند به صورت ساده بيان شود، معادلة 31/18 بايد با سعي و خطا و با در نظر گرفتن مقادير s تا زماني كه يك تساوي بدست آيد، حل شود.
مبادلات گرم كردن و سرد كردن همان هايي هستند كه براي مبدل 2-1 بعد يافتند به استثناي اينكه مقدار s از رابطة 31/18 جانشيني مقدار s در رابطة 24/18 مي شود. آثار گرماي انحلال مي توانند به همان ترتيب مبدلهاي 2-1 مورد نظر قرار بگيرند.

 خنك كردن و گرم كردن بدون تلاطم (تكان دادن)
در فصل 20 ديده خواهد شد كه تلاطم پوسته را افزايش مي دهد و از همين رو نيازمنديهاي زماني سيالهاي گرم كننده و سرد كننده را كه بوسيلة كويل در تانك عمل كننده كاهش مي دهد، با مبدلهاي خارجي حضور تلاطم، چه به قصد و يا ناخواسته، به طور كاملاً برعكس زمان مورد نياز گرم كردن يا سرد كردن يك حجم افزايش مي‌دهد.
اين موضوع مي تواند با يك تحليل ساده روشن شود با مراجعه به معادلة 4/18، توده با دماي اولية t از ميان يك مبدل خارجي مي گذرد و به تانك باز مي گردد جايي كه به عنوان يك لاية گرمايي   شكل مي گيرد. موضوع مي تواند اين طور باشد اگر مايع نسبت غليظ باشد و يا محفظه بلند و باريك باشد. تمام مايع با دماي تانك t و در خلال اولين گردش وارد مبدل مي شود و با دماي  كه دماي تغذيه به مبدل در گردش دوبارة بعدي است خارج مي شود. اگر با تلاطم چه اولين خروح مايع از مبدل با مايع انبوه مخلوط مي شود و سريعاً دما را به بالاي دماي اولية t مي رساند. اين در عوض اختلاف دما را در مبدل كاهش مي دهد و زمان مورد نياز براي يك انتقال حرارت خاص را افزايش مي دهد.

مقدار مايع انبوه اوليه را M پوند فرض كنيد و فرض كنيد كه اين مايع از ميان مبدل با نرخ   گردشي يافته است. از آنجا كه تغيير دماي مطلقي با هر كوره اي دوباره وجود دارد، فرآيند با يك تغيير دماي ديفرانسيلي توضيح داده نمي شود.
اگر مقدار تعداد گردشي لازم براي نائل شدن به يك دماي نمايي batch، N باشد زمان با اين معادله داده مي شود.
 مبدل جريان متقابل خارجي، واسط گرم كنندة ايزوترمال
 براي گردش اوليه:  
براي اولين گردش موجود: 
بر حسب   و  :  
يا 33/18   
كه زماني كه براي N چرخه حل شود:
34/18    
مي توان يك نوع پيش بيني افزايش پيوستة مايع از طريق محاسبة دماي مخلوط مبدل بعد از هر چرخه انجام داد. در اين مورد اندازة خود توده بايد همراه با افزايش در هر چرخة مورد بررسي قرار بگيرد. بنابراين معادلة 34/18 نمي تواند مورد استفاده قرار بگيرد مگر اينكه M با مقدار   در خلال هر گردش مجدد افزايشي يابد. زمان كلي همانند بالا جمع تمام محاسبات منفرد خواهد بود.

مبدل جريان مقابل خارجي، واسط خنك كنندة ايزوترمال
33/18   

مبدل جريان متقابل خارجي، واسط گرم كنندة غير ايزوترمال
دماي خروجي توده و واسط گرم كننده بعد از هر گردشي مجدد مجهول است. مورد فعلي به سادگي موارد قبلي كه واسط ايزوترمال بود، فرمول بندي نمي شود. گرچه جواب مي‌تواند در يك سري بيان شود، ولي ارزيابي كردن آن طولاني و خسته كننده است و با محاسبة تغييرات دما بعد از هر گردشي جدد سرعت بيشتري خواهيم داشت. نسبت هاي دما بعد از هر گردشي دوباره مي تواند بدين ترتيب تعريف شود.
 براي گردش اوليه:37/18  
و براي گردش دوباره:   
كه با كاربرد دما از محاسبات قبلي براي هر چرخه حل مي شود.

مبدل جريان مقابل خارجي، واسط خنك كنندة غير ايزوترمال
بعد از هر گردشي دوباره 38/18

مبدل 2-1 خارجي، خنك سازي و گرم كردن
اين مورد مي تواند همانند مورد قبلي مورد محاسبه قرار گيرد اما با توجه به تعريف S در معادلة 24/18. حتي با استفاده از جدول شكل 25/7 و محاسبة جداگانة هر مرحله مي توان به ساده سازيهاي بيشتري نيز دست يافت. اضافه سازي پيوستة مايع در هر مرحله مي تواند همگام با گرماي انحلال مورد محاسبه قرار گيرد.

مبدل خارجي 4/2 گرم كردن و سرد كردن
اين مورد همانند قبلي است به استثناي اينكه s با معادله 31/18 و يا شكل 7/8 تعريف مي شود.
مثال 1/18 محاسبة گرماي توده
7500 گالن از بنزين مايع فشار در دماي   براي هر فرآيند استخراج batch مورد نياز است. دماي ذخيرة بنزن   است. به عنوان يك واسط گرم سازي جريان روغن با دماي   و نرخ   در دسترسي است. يك پمپ كه به تانك وصل شده است قاد به گردش   بنزن است. براي اين منظور يك سطح مبدل دو لوله اي تميز به مساحت   كه جريان مقابل است در دسترسي است كه Uc معادل 50 براي نرخ جريا ارائه مي كند.
a) چقدر طول مي كشد تا توده متلاطم با استفاده از مجموعة دو لوله اي جريان مقابل گرم شود؟
b) با استفاده از يك مبدل 2/1 با همان سطح و ضريب چقدر طول مي كشد؟
c) با يك مبدل 24 با همان سطح و ضريب چقدر طول مي كشد؟
d) در مورد a اگر محفظة توده خيلي بلند باشد و حجم متلاطم فرض نشود زمان مورد نظر چقدر خواهد بود؟
راه حل:
a)اين مورد با معادلة 16/18 مطابقت مي كند.
وزن مخصوص بنزن= 88/0
گرماي مخصوص بنزن:   48/0
b)
 با قرار دادن در معادلة 16/18
 b)اين مورد با معادلة 25/18 مطابقت مي كند كه در آن S با معادلة 24/18 و   با معادلة 25/18 تعريف مي شوند.
 c) با استفاده از s از معادلة 31/18
 با حل معادلة 31/18 به كمك سعي و خطا
 d)با استفاده از معادلة 37/18 و s از معادلة 36/16
 در واقع يك عدد اعشاري براي محاسبات مورد نياز است. اگر مسئله بتواند از نقطه نظر گرماي كلي وارد شود به حجم مورد بررسي قرار بگيرد، داريم:
اعشار گردش=x
  گردش هاي كل
 اين مقدار با عدد 15/5 براي حجم متلاطم مقايسه مي شود.
1b)تقطير كلان
معرفي: ترتيبات متداول براي تقطير كلان در شكلهاي 5/18 و 6/18 نشان داده شده‌اند.

ديگ تقطير با يك توده مايع پر مي شود، و گرما با يك كويل يا يك دوباره گرم كن با چرخة اجباري يا طبيعي فراهم مي شود. در بعضي تجهيزات با دماي بالا ديگر تقطير مي تواند مستقيماً در معرض آتش قرار بگيرد.
تقطير انبوه معمولاً زماني مورد استفاده قرار مي گيرد كه ذخيرة سوخت براي تضمين عملكرد مداوم ناكافي باشد و محل نسبتاً كوچك باشد.
در تقطير batch تركيب دماي مايع ته نشين در تعرق دائماً تغيير مي كند و معمولاً همان هوا براي متراكم كردن به كار مي رود به استثناي زماني كه تقطير مورد استفاده قرار گرفته يا يك مخلوط با جوشش ثابت را تشكيل مي دهد. در تقطير batch مكان بدست آوردن يك درصد كسري بالا كه خالص تر از جريان برگشت بوسيلة تقطير پيوسته است، وجود دارد. اين موضوع به طور ويژه هنگامي مفيد است كه توليد اضافي با درجات مختلفي همراه با امتياز خلوص بالا به فروش رود.
همچنين بوسيلة تغيير مداوم نسبت جريان بازگشت مي توان به يك تركيب اضافي تقريباً يكنواخت دست يافت گرچه مقدار آن به طور مداوم كاهش مي يابد. مورد اخر براي عموم معمولاً بيش از حد گران است. تغيير تركيب در خلال تقطير كلان براي يك مخلوط ثانويه بوسيلة معادلة ريلي داده مي شود:
39/18     
مولهاي مايع تغذيه شده به تقطير  
مولهاي باقيمانده بعد از تقطير   
كسر مولي اجزاء در سبك در مايع  
كسر مولي اجزاء سبك در باقيمانده  
كسر مولي بخار د تعادل با x   
اگر مخلوط ايده آل نيست و از قوانين رائول و هنري تبعيت نكند
دما بايد از يك منحني نقطة جوش بدست آيد. معادلة رايلي شامل هيچ عبارتي از زمان نيست. بنابراين زمان تعيين شده براي تقطير از هر مقدار تغذيه مستقل است. اگر حجم جمع شدن متناوب يك جريان متعلق به منبع ذخيرة را براي چند ساعت را ارائه كند، نرخ تقطير بايد طوري باشد كه ديگ بخار خالي شده و براي پر شدن بعدي آماده باشد. اگر تقطير به طور غير متناوب رخ مي دهد، نرخ تقطير مي تواند به طور اقتصادي با وجه به بهينة رابطه بين تغذيه ثابت و در حال كار انتخاب شود. در تقطير كلان هزينة كاري به طور خاصي بالاست و تقطير سريع را مطلوب مي سازد ولي از طرف ديگر هزينه و قيمت تجهيزات نيازمند نرخ آهسته تر تقطير است.

دوباره گرم ساز و چگالنده:
شرايط طراحي براي هردوي گرم ساز و چگالنده معمولاً بر اساس محدوديتهاي عملكرد پايه گذاري مي شود. سيستم تقطير خيلي رايج به طور اتوماتيك توسط يك برنامه و يا كنترل كننده گذر زمان كنترل مي شود (شكل 28/21 را ببينيد) به طوري كه واسط گرم كننده در يك نرخ خاصي توليد مي شود باعث افزايش ثابتي در دماي جوش مي‌شود. اگر يك واسط گرم كننده مانند يك بخار در يك نرخ ثابت به دوره گرم ساز كلان  تغذيه مي‌شد بيشتر آن در دوباره گرم ساز و به دنبال نخستين دوره تبخير سريع كه باقيمانده به طور محسوسي گرم مي شود متراكم نمي شد، منبع ذخيره يك مخلوط است كه اجزاي سبكي دارد كه همان طور كه تقطير پيش مي رود باقيمانده ها را در يك نرخ رو به كاهش دفع مي كند. در نتيجه دماي جوش باقيمانده همان طور كه اجزاء تخليه مي‌شوند افزايش مي يابد. همان طور كه بار در ديگ تقطير افزايش مي يابد ضريب انتقال حرارت مؤثر باقيمانده كاهش مي يابد فرض كنيد كه جريان   با نقطة جوشي اوليه   براي تبخير مورد استفاده قرار مي گيرد و تقطير بايد جايي كه تركيب باقيمانده با نقطة جوشي  مطابقت ...
جامدات خنك كننده و گرم كننده
2a)دماي مياني ثابت
مقدمه: از هنگام ظهور فوريه و كار او در رسانايي گرما علاقه و توجه رياضي دانان و فيزيكدانان زيادي به اين موضوع جلب شده است، بنابراين در اينجا تنها معرفي تعدادي از ساده ترين و مورد استفاده ترين موارد و ارائه ساختار كلي مورد مطالعه ميسر است. خواننده به كتابهاي عالي كه در زير صفحه مختصراً معرفي شده اند ارجاع مي شود. اين كتابها موضوع را با جزئيات بسيار بيشتر مورد بررسي قرار مي دهند و راه حلهاي براي تعدادي از مسائل ويژه ارائه مي دهند و همچنين موضوع را با رياضي و هندسه پيچيده تري بررسي مي كنند.
در بررسي رسانايي حالت ناپايدار ساده ترين نوع مسائل آنهايي هستند كه سطح جامد ناگهان دماي جديدي پيدا مي كند كه اين دما ثابت مي ماند. اين موضوع تنها زماني مي تواند اتفاق بيفتد كه ضريب پوستة سطح نسبت به يك واسط انتقال حرارت ايزوترمال بي نهايت باشد و گرچه كاربردهاي عملي زيادي از اين دو نوع وجود ندارند، اين نوع مسائل يك گام اساسي براي نيل به راه حل مسائل بي شماري مي باشد. به طور معمول، گرم كردن يا سرد كردن شامل يك ضريب پوستة متناهي مي شود، و يك مقاومت تماسي بين واسط و سطح گسترش مي يابد به نحوي كه سطح هرگز به دماي واسط نمي رسد. علاوه بر اين، دماي سطح به طور دائم و همين طور كه جامد گرم مي‌شود در حال تغير است حتي اگر دماي واسط ثابت باقي بماند. اين موضوع نيز ممكن است اتفاق بيفتد كه دماي خود واسط تغيير كند، ولي اين گونه مسائل به طور جداگانه در قسمت بعدي مورد بررسي قرار خواهد گرفت. مواردي كه در اين بخش مورد بررسي قرار مي گيرند شامل آنهايي هستند كه ضرائب پوسته متناهي هستند و يا مقاومت هاي تماسي به خوبي موارد با ضرائب بي نهايت وجود دارند.
مباحث ذيل مورد بحث هستند:
- تغيير ناگهاني دماي سطح (ضريب بي نهايت)
ديوار با ضخامت نامتناهي از يك طرف گرم شده
ديوار با ضخامت متناهي از يك طرف گرم شده
ديوار با ضخامت متناهي از هر دو طرف گرم شده
ميلة چهار وجهي، مكعب، سيلندر با طول بي نهايت، سيلندر با طول معادل با قطرش، كره
- تغييرات به دليل داشتن مقاومت تماسي:
ديوار با ضامت متناهي
سيلندر با طول بي نهايت، كره، جامد نيمه متناهي
روشي نيومن براي شكلهاي ساده يا تركيبي
توزيع گرافيكي براي پراكندگي زمان- دما

-ديوار با ضخامت نامتناهي، گرم شده روي يك طرف
يك ديوار با ضخامت نامتناهي با يك دماي اولية يكنواخت تحت تأثير محيطي با دماي ثابت T8 قرار دارد. اين طور فرض شده است كه مقاومت تماسي بين واسط و سطحي كه با آن تماس دارد وجود ندارد، بنابراين دماي سطح ديوار نيز T8 خواهد بود.
اين موضوع با سرد كردن معمولي كه در آن يك مقاومت تماسي كاملاً معين وجود دارد كاملاً فرق مي كند.
معادلة كلي رسانايي بوسيلة معادلة 13/2 داده شده است. براي يك ديوار با ضخامت نامتناهي اين معادله به حالت جريان گرماي غير مستقيم داده شده توسط معادلة 12/2 كاهش مي يابد. عبارت   پخش شدن گرمايي را كه فقط شامل خواص مادة رسانا است، توجيه مي كند. يا نامگذاري اين عبارت به  ، رساناي مي تواند به اين گونه ارائه شود.
 
با در نظر گرفتن اينها به عنوان يك نقطة شروع، تنظيم كردن تعدادي معادله كه تغييرات دما را با زمان و مكان در تمام يك جامد توصيف مي كنند، ممكن خواهد شد. توجه داشته باشيد كه اين جمع جامد از يك طرف ناگهان در معرض يك چشمة حرارتي قرار مي گيرد. گرچه هنوز اين موضوع ضروري است كه معادلة شامل عبارت نمايي، شرايط مرزي تحميل شده به سيستم را نيز برآورده كند. معمول ترين معادلة اين نوع بدين ترتيب است.
 
كه در آن  ،   و   اعداد ثابت هستند. يك نوع اصلاح معادلة 40/18 كه مسئله مورد بحث را توصيف مي كند و در ضمن شرايط مرزي بي شماري را برآورد مي كند بوسيلة شك و بدين ترتيب داده مي شود،
41/18                 
كه عبارت   بلافاصله به عنوان انتگرال احتمال يا انتگرال خطاي گاوس با ارزش بين 0 تا 1 شناسايي مي شود. شرايط مرزي براي يك ديوار نامتناهي كه از يك طرف گرم شده، اينها هستند: زماني كه  ،  ،   كه   دماي ابتدايي يكنواخت جمع جامد است.
هنگامي كه   و   و  باشد كه در آن   دماي ديواره است كه مستقيماً در تماسي با دماي محيط   مي باشد.
زماني كه   و   دماي ديواره طبيعتاً دماي اوليه اش يعني   را مي يابد يا
24/18                 
اين موضوع تنها در صورتي مي تواند معتبر باشد   باشد، در غير اين صورت    بايد همراه با x تغيير كند در حالي كه اين طور فرض شده بود كه   ثابت است. بنابراين
با قرار دادن ثابت ها در معادلة 41/18
يا به فرم خلاصه
43/18                 
كه   مقدار انتگرال خطا را در غالب گروه بي بعد   بيان مي كند. مقادير انتگرال در شكل 7/18 رسم شده اند.
معادلة 43/18 مي تواند به طرز ساده تري اين گونه نوشته شود
44/18                    

نظري براي اين محصول ثبت نشده است.


نوشتن نظر خودتان

براي نوشتن نظر وارد شويد.

محصولات
نظر سنجي
نظرتون در مورد ویکی پروژه چیه؟
  •   مراحل ثبت نام خیلی زیاده!
  •   مطلب درخواستیم رو نداشت!
  •   ایمیل نداشتم که ثبت نام کنم!
  •   مطلبی که میخواستم گرون بود!
نظرنتيجه