فهرست مطالب

فصل اول- معرفي مخلوط كنهاي استاتيكي………………………………………………………2

مكانيسم اختلاط در مخلوط كنهاي استاتيكي………………………………………………………………………………. 3 كاربردها…………………………………………………………………………………………………………………………. 3

جنس مواد ساختماني آنها…………………………………………………………………………………………………… 4

انواع همزن ساكن……………………………………………………………………………………………………………. 4

فصل دوم- ارزيابي معادلات عملكردي در وسايل اختلاط استاتيكي

ارزيابي عملكرد مخلوط كنهاي استاتيكي………………………………………………………………………………..10

فصل سوم مقايسه معادلات عملكردي حرارتي و هيدروليكي
فصل چهارم- طراحي وشبيه سازي مخلوط كنهاي استاتيكي

طراحي و انتخاب همزن ساكن…………………………………………………………………………………………… 34

طراحي همزن ساكن ………………………………………………………………………………………………………..35

يكنواختي …………………………………………………………………………………………………………………….35

افت فشار…………………………………………………………………………………………………………………… 40

انتقال حرارت………………………………………………………………………………………………………………. 34

توزيع زمان اقامت…………………………………………………………………………………………………………. 54

انتقال جرم و اندازه قطرات …………………………………………………………………………………………………64

شبيه سازي مخلوط كنهاي استاتيكي……………………………………………………………………………. ………50

طراحي مساله ………………………………………………………………………………………………………………50

مراحل حل مساله………………………………………………………………………………………………………….. 51

روش حل مساله…………………………………………………………………………………………………………… 52

معادلات حاكم ……………………………………………………………………………………………………………..52
هندسه و شبكه بندي…………………………………………………………………………………………………….. 45

روش حل………………………………………………………………………………………………………………….. 55

الگوي جريان………………………………………………………………………………………………………………. 75

افت فشار …………………………………………………………………………………………………………………..06

فصل پنجم تدوين الگوريتم به كارگيري مخلوط كنهاي استاتيكي در طراحي مبدل

الگوريتم عمومي…………………………………………………………………………………………………………… 46

روش طراحي سريع ………………………………………………………………………………………………………..76

ارتباط بين الگوريتمRDA و معادلات عملكردي………………………………………………………………………………96

الگوريتم طراحي مبدل………………………………………………………………………………………………………. 37

تاثير به گارگيري مخلوط كنهاي استاتيكي در طراحي مبدل……………………………………………………………..47
نتيجه گيري………………………………………………………………………………………………………………….77
مراجع……………………………………………………………………………………………………………………… 78

فهرست جدول ها

2-1.جدول: دامنه كاركرد معادلات تجربي پيش بيني كننده عملكردمخلوط كنهاي استاتيكي ارائه شده توسط محققين ………………………………………………………………………………………………………………………………… 15

2-2. جدول:معادلات پيش بيني كننده افت فشار مخلوط كنهاي استاتيكي …………………………………………..16
2-3.جدول: معادلات پيش بيني كننده انتقال حرارت مخلوط كنهاي استاتيكي ……………………………………… 91
4-1. جدول: جدول COV اختلاط براساس توزيع غلظت…………………………………………………………………. 73
4-2.جدول: راهنماي انتخاب همزن مارپيچ …………………………………………………………………………….. 83
4-3.جدول:راهنماي انتخاب همزن هاي مارپيچي و همزنهاي اختلاط موثر…………………………………………. 39
4-4.جدول:اعداد Ne و NeRe در انواع مختلف همزنهاي ساكن ……………………………………………………… 42
4-5.جدول:ثابتهاي 1C و 2C براي روابط ناسلت ………………………………………………………………………. 34
4-6.جدول: مقايسه نتايج CFD با برخي از معادلات عملكرد هيدروليكي ……………………………………………. 16

فهرست شكل ها
1-1.شكل: انواع همزنهاي ROSS و ساير…………………………………………………………………………………….5
1-2. شكل:انواع مخلوط كن استاتيكي كنيكس ……………………………………………………………………………..7
1-3. شكل: انواع مخلوط كن Sulzer ……………ا…………………………………………………………………………….8
2-1.شكل: ساختمان يك واحد از اختلاط كننده هاي استاتيكي ……………………………………………………………12
3-1.شكل: مقايسه معادلات فاكتور اصطكاك با اطلاعات تجربي Ishikawa,T.Kamiya…..ا………………………………26
3-2.شكل: مقايسه معادلات فاكتور اصطكاك با اطلاعات تجربي Lecjaks………………ا………………………………….27
3-3. شكل: مقايسه معادلات پيش بيني كننده انتقال حرارت……………………………………………………………….72
3-4.شكل: مقايسه معادلات پيش بيني كننده انتقال حرارت………………………………………………………………..28
3-5.شكل:مقايسه معادلات پيش بيني كننده انتقال حرارت ………………………………………………………………..92
3-6.شكل: مقايسه معادلات پيش بيني كننده انتقال حرارت………………………………………………………………..30
3-7.شكل: مقايسه معادلات پيش بيني كننده انتقال حرارت…………………………………………………………………30
3-.8.شكل: مقايسه معادلات پيش بيني كننده انتقال حرارت ………………………………………………………………13
4-.1.شكل: اطلاعات طراحيCOV براي همزن مارپيچي……………………………………………………………………73
4-.2.شكل: يكنواختي در انواع مختلف همزن ساكن به عنوان تابعي از طول وابسته همزن درالف- جريان درهم ب- جريان آرام…………………………………………………………………………………………………………………………………83

4-3.شكل: وابستگي K به عدد رينولدز و قطر لوله…………………………………………………………………………..04
4-4. شكل: عدد نيوتن به عنوان تابعي از عدد رينولدز در انواع مختلف همزن ساكن. ……………………………………42
4-5. شكل: مقايسه انتقال حرارت در همزنهاي ساكن در برابر انتقال حرارت لوله معمولي باز)………………………………………………………………………………………………………………………………….43

4-6. شكل: توزيع زمان اقامت در راكتورهاي متفاوت …………………………………………………………………………54
4-7. شكل: مخلوط كن استاتيكي كنيكس……………………………………………………………………………………..54
4-.8.شكل: همگرايي معادلات در حل عددي جريان ………………………………………………………………………….65
4-9. شكل: توسعه لايه مرزي در سطح مقطعهاي متعدد…………………………………………………………………….75
4-01.شكل: كانتور عدد رينولدز به ترتيب در ورودي مقطع مياني و خروجي ليست ……………………………………….85
4-21.شكل: كانتور سرعت در سطح مقطع لوله در جزء چهارم ……………………………………………………………..95
4-31.شكل: كانتور افت فشار در طول لوله……………………………………………………………………………………..06
4-.41.شكل: مقايسه افت فشار خروجي در لوله باز و حاوي كنيكس ………………………………………………………61
5-.1.شكل: مقايسه ASM/AP در جريان آرام، گذرا و توربولنت ……………………………………………………………….74
5-.2.شكل: مقايسه هزينه ساخت مبدل در صورت نصب و يا عدم نصب مخلوط كنهاي استاتيكي………………………57
5-3. شكل: تاثير رژيم جريان بر روي نسبت هزينه ساخت…………………………………………………………………….76

فصل اول
عمليات اختلاط در اكثر فرايندهاي شيميايي از جمله اولين و مهمترين بخشهاي فرايند است. در طول ساليان گذشته همواره تانكهاي اختلاط وظيفه ايجاد مخلوط هاي مورد نظر را در فرايند هاي پيوسته و ناپيوسته به عهده داشتند. اما در طي 35 سال گذشته فن آوري استفاده از همزن هاي ساكن در فرايندهاي صنايع شيميايي به تكامل رسيده است. اين نوع همزنها علاوه بر اختلاط، سبب افزايش انتقال جرم و حرارت گشته و در بسياري از مبدلها به منظور افزايش راندمان حرارتي نصب مي گردند.اين تجهيزات به علت هزينه پايين، نگهداري آسان و اشغال فضاي كم در واحد طرفداران زيادي به دست آوردند.
همزنهاي ساكن به سرعت در صنايع شيميايي، صنايع غذايي، صنايع معدني، رنگ و رزين ،پالايشگاه و پتروشيمي ، صنايع دارويي پلاستيك و پليمر كاغذ و صنايع سلولزي و همچنين صنايع آب و تصفيه فاضلاب جاي خود را باز كردند. همزنهاي ساكن براي مخلوط كردن مايعات قابل امتزاج در جريانهاي آرام ، گذرا و آشفته استفاده مي شوند. همچنين در جريانهاي آرام و آشفته باعث همگن شدن مخلوط و نيز به عنوان راكتور هاي لوله اي و نيز براي ايجاد پراكندگي يكنواخت در جريان فازهاي غير قابل امتزاج و همچنين براي افزايش انتقال جرم و انتقال حرارت به كار مي روند. از جمله كاربردهاي ديگر اين همزنها ايجاد اختلاط براي جامدات خالص در جامدات و مايعات و اختلاط گازها در مايعات مي باشند.
مي توان يك لوله خالي (لوله باز) را به عنوان يك همزن ساكن در نظر گرفت كه دو جريان مختلف با عبور در طول لوله آن به اختلاط مي رسند. البته اثرات اين اختلاط به خصوص در جريان آرام بسيار كم مي باشد. حال در نظر بگيريد اگر در طول مسير حركت سيالات درون لوله موانعي ايجاد شود كه باعث حركت دو جريان در جهات مختلف باشد به طوري كه جريانات متفاوت اجبارا” از درون يكديگر عبور كنند حاصل يك مخلوط خواهد بود كه ميزان اثرات اختلاط از قبيل همگن بوددن مخلوط انتقال جرم و حرارت و… به نوع و طراحي موانع موجود در مسير بستگي خواهد داشت.
معرفي مخلوط كنهاي استاتيكي 3
مكانيسم اختلاط در مخلوط كنهاي استاتيكي
مخلوط كن استاتيكي عبارت است از لوله اي قطور كه درون آن موانع ثابت قرار داده شده است.پمپ كردن مواد اوليه به درون چنين سيستمي باعث مي شود مواد اوليه در اثر برخورد با موانع ثابت و ايجاد تلاطم در يكديگر مخلوط شوند به نحوي كه در خروجي لوله مخلوط يكنواختي به دست آيد.شبيه سازي چگونگي اختلاط مواد اوليه بسيار پيچيده هستند و با توجه به وجود متغيرهاي گوناگون مدل كردن آن به راحتي امكان پذير نمي باشد. آنچه در چنين سيستمي اهميت دارد خروج مواد از انتهاي لوله به صورت يكنواخت است. لذا با توجه به نمونه خاص مواد اوليه ورودي و شرايط خروجي از ساختار خاصي استفاده مي شود.
پارامترهاي اساسي كه در تعيين ساختار مناسب سيستم تختلاط استاتيكي معمولا” مورداستفاده قرار مي گيرند عبارتند از: طول لوله قطر لوله، چگونگي نصب موانع و اجزاي استاتيكي درون لوله ، جنس موانع و اجزا ، قدرت پمپ و كيفيت مطلوب و يكنواخت در خروجي مخلوط كننده استاتيكي .
با در نظر گرفتن پارامترهاي فوق و استفاده از روش حدس و خطا ساختاري كه با در نظر گرفتن شرايط اقتصادي و كيفيت محصول مخلوط شده خروجي بهترين حالت است انتخاب مي شود.
كاربردها:
مخلوط كننده هاي استاتيكي در بسياري از عملكردها در سيستمهاي ناهمگني كه نياز به سطح تماس بيشتر ، همگن شدن حرارتي و انتقال جرم داشته باشند كاربرد فراوان يافته اند. عمليات اختلاط مي تواند با ديگر عمليات فرايندي در همزنهاي ساكن ادغام شود. موارد استفاده از همزنهاي ساكن در مواردي كه اختلاط همراه عمليات گوناگون فرايندي اتفاق مي افتد افزايش چشمگيري داشته است. چند نمونه از اين فرايندها عبارتند از:

معرفي مخلوط كنهاي استاتيكي 4

• واكنشهاي شيميايي در راكتور (همزن ساكن)
• اختلاط گازها و مايعات
• يكنواختي مايعات غيرقابل امتزاج
• تماس فازهاي گاز – مايع براي افزايش سرعت انتقال جرم در واكنشهاي گاز – مايع
• كنترل انتقال حرارت و دما
• تبادل گرمايي سيالات با ويسكوزيته بالا
• راكتورهاي جريان قالبي
• اختلاط جامدات

جنس مواد ساختماني آنها
مخلوط كننده هاي استاتيكي از انواع مواد ساختماني مختلف كه از اجزاء لوله ، ورق ،مارپيچ و يا سيم مي باشند تشكيل مي شوند. آنها را مي توان از فولاد ، سراميك و يا پلاستيك ساخت. تاثير انها بستگي به ساخت اجزاء مخلوط كننده ظرفيت توليد ، جدايش ، ميزان و شدت پخش دوباره وممزوج شدن سيستم سيال دارد. علاوه بر مزاياي چند گانه آنها ، مخلوط كننده هاي ساكن اغلب داراي ساخت پيچيده اي نمي باشند و در حال حاضر بيشتر مشكلاتي كه در ارتباط با مخلوط كننده هاي ساكن وجود داشته مرتفع شده است.انواع مختلف سيستم هاي مخلوط كننده ساكن با مقياس صنعتي در حال ساخت هستند بطوريكه امروزه حدود 30 نوع مخلوط كننده ساكن شناخته شده است.
انواع همزن ساكن
همزنهاي ساكني كه امروزه به كار مي روند از لحاظ اندازه هندسـه و شـكل ظـاهري متفاوتنـدكه هر كدام براي شرايط مختلفي طراحي و ساخته شده انـد كـه براسـاس كـار بردشـان دسـتهبندي مي شوند. از عوامل مهم در طراحي و ساخت اين نوع همزنها ويـسكوزيته سـيال و رژيـمجريان مي باشد. انواع مختلف همزنهاي ساكن كه مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از:
معرفي مخلوط كنهاي استاتيكي 5
• Koflo(High viscosity mixer): اين نوع مخلوط كن براي اختلاط سيالات بـا ويـسكوزيته بالا به كار برده مي شوند. و معمو لا” در جريانهايي كه در آنهاRe<500 اسـت بـه كـاربرده مي شود.(شكل 1-1)
• Ross-ISG: ايــن نــوع همــزن هــم در جريــان آرام و هــم در جريــان آشــفته كــاربرددارد.(شكل1-1)
• Ross-LPD: اين نوع همزن از دو صـفحه نيمـه بيـضوي كـه بـر يكـديگر عمـود هـستند تشكيل شده است و در جريانهاي آرام و آشفته كار برد دارد و براي اختلاط مايعات و يا گازهاي با افت فشار كم به كاربرده مي شوند.
: اين نوع همزن شباهت زيادي به نوعRoss-LPD دارد از دو صـفحه نيمـهبيضوي كه روبروي يكديگر قرار مي گيرند تشكيل شده اسـت و در جريانهـاي آرام وآشفته كـار بـرد دارد و بـراي اخـتلاط مايعـات و يـا گازهـاي بـا افـت فـشار كـم و بـاويسكوزيته پايين به كاربرده مي شوند.(شكل 1-1)
• Double roof disk: ايـن هم زن بـراي اخـتلاط و پراكن دگي پليمرهـا در جري ان آرام وهمچنين براي ايجاد شرايط جراين قالبي در راكتورها نيز به كار برده مي شود
• Heatex: مخلوط كنهاي استاتيكي از نوع متشكل از يك مغز سيمي مركزي است كـه بـرروي آن يك سري حلقه هاي سيمي پيچيده شده اسـت. در حلقـه بـا يـك زاويـه خـاصنسبت به مغز قرار دارد .اين الح اقات به داخل يك لوله كشيده شـده و حلقـه هـا طـوريكج شده اند كه بزرگتر از لوله هستند و در تماس نزديك با ديـواره لولـه بـه شـكل يـكقوس در مي آيند. چنانكه الحاقات به داخل لوله كشيده مي شوند درجـه اي از مقاومـتايجاد مي شود كه نشان دهنده مقدار تماس بـا ديـواره اسـ ت. الحاقـات در مخلـوط كـنهاي استاتيكيHeatex ممكن است داراي تراكم حلقه هاي متفاوتي باشد كـه بـه وسـيلهتعداد تماس دهنده هاي ديوار لوله كه بر واحد طول الحاقات به دست مي آيـد مـشخصمي گردد.
• Kenics mixer:اين دسته از همزنها كـه بـه صـورت اجـزاي مـارپيچي درون لولـه قـرار داردجريان سيال را به صورت شـعاعي بـه سـمت ديـواره و دوبـاره بـه سـمت مركـزهدايت مي كندو بدين ترتيب سيال به صورت كامل با هم مخلوط شده و اين همزنهـا بـاتوجه به كاربردشان خود به گروههاي زير تقسيم ميشوند:
• KMR: اين دسته از همزنها براي جريانهاي آرام و گذرا و آشفته كه در آنها بايستي بـهصورت متناوب بازديد انجام شود و همچنين براي اختلاط اغلب سيالات بـه كـار بـردهمي شود.(شكل1-2)
• KMA: اين تجهيزات به سادگي درون لولـه هـاي سـاخته شـده و در سـايزهاي متنـوعنصب مي شوند. و بيشتر براي سيالات ويسكوز مناسب هستند.

طراحي و شبيه سازي مخلوط كنهاي استاتيكي  و کاربرد آنها در مبدل های حرارتی

طراحي و شبيه سازي مخلوط كنهاي استاتيكي و کاربرد آنها در مبدل های حرارتی

فصل دوم
هر چند دستگاههاي اختلاط استاتيكي در ابتدا به عنوان وسايلي براي سهولت در اختلاط و در هم كردن دو سيال مانند پلاستيكها و مواد نفتي و الياف مصنوعي و نظاير آن به كار گرفته مي شد اما اين وسايل به تدريج به عنوان وسايلي براي افزايش انتقال حرارت از نوع جابجايي اجباري به خصوص در دامنه اعداد رينولدز پايين و پرانتل بالا استفاده شده است. به كارگيري اين وسايل و نصب آنها در داخل يك لوله تا حد بسيار بالايي ضريب انتقال حرارت را افزايش مي دهد. به طوري كه اين اثر مثبت هم در جريان تك فاز و هم در جريانات دو فاز و چه براي الگوي جريان ارام و يا آشفته به كار گرفته شده است.
شكل 1-2() ساختمان يك واحد از دستگاه مخلوط كنهاي از نوع كنيكس را نشان مي دهد. در داخل اين دستگاه كه در طول لوله نصب مي گردد هيچ قطعه متحركي وجود ندارد و درنتيجه جريانات در حال حركت سيال به طور دائم با يكديگر مخلوط مي شوند. هر واحد اين دستگاهها شامل يك مارپيچ راست گرد و يك مارپيچ چپ گرد مي باشد. اين اجزا سبب مي گردند كه سيال با انحراف در مسير و تقسيم شدن دائم به نحو قابل ملاحظه اي اختلاط يابد. زماني كه سيال از داخل اين دستگاه رد مي شود جريان به دو قسمت تقسيم شده و به طور دائم عمل تقسيم جريان و اختلاط شعاعي صورت مي پذيرد. اثر كلي اختلاط شعاعي سبب مي گردد كه ذرات و لايه هاي سنگين تر در جريان سيال مجبور شوند تا به طرف ديواره لوله و برعكس از ديواره به سمت مركز لوله دائما” رفت و برگشت نمايند به دليل اختلاط شعاعي اختلاف درجه حرارت و سرعت و تركيب درصد مواد در طول شعاع كاملا” ناچيز است .
Burfoot [1] در يك بررسي تجربي عملكرد لوله هايي را كه در آنها دستگاههاي اختلاط استاتيكي از نوع كنيكس پر شده بودند و به صورت كاملا” متحد الفاصله اي نصب گشته بودند مورد مطالعه قرار داد. آنها روابطي براي اين نوع اختلاط كننده ها با 2.03 =αارائه نمودند. اما به دليل استفاده ساير محققين با نسبتهاي پيچش متفاوت انها قادر نبودند كه نتايج به دست آمده خود را با كار محققين قبلي مقايسه كنند.Lecjaks و همكارانش در سال 1987 [2] اثر دو نمونه از مخلوط كن هاي استاتيكي مارپيچي (A,B) را از نقطه نظرافزايش انتقال
ارزيابي معادلات عملكردي در مخلوط كنهاي استاتيكي 11
حررات و افت فشار براي اعداد رينولدز بين 15 تا 5600 و عدد پرانتل 6 تا 60 را مورد بررسي قرار دادند. نتايج تجربي كار او به شكل نمودار و روابط تحليلي ارائه شد. آنها مخلوطي از آب و گليسيرين را به عنوان سيال كاري انتخاب كردند و نشان دادند كه اجزاء حلزوني اين سيستمهاي اختلاط ضريب انتقال حرارت را تا اعداد رينولدز 3000 وقتي كه در لوله چيزي نصب نشده باشد افزايش مي دهد. كار انها مشخص مي نمود كه اگرچه پارامتر هاي هندسي دو نوع A,B يكسان بوده اند ولي ميزان ضرايب انتقال حرارت در نوع B بالاتر بود. مقادير نيروهاي اينرسي به دليل حركت سيال در درون لوله براي لوله هايي كه نوع B را در بر داشت بزرگتر از لوله اي با نوع A بود. نكته مهمي كه اين محقق در كار خود اشاره داشت اين بود كه نماي عدد رينولدز (n) آنطور كه معمولا” توسط محققين ديگر گزارش مي شد ثابت نبود. اين عدد با تغيير دامنه عدد رينولدز تغيير مي كردمثلا” در جريانهايي با اعداد رينولدز پايين =n و براي رژيمهايي با جريان كاملا” آشفته 0.8 =nو براي رژيمهايي در منطقه انتقال بين اين دو مقدار مي باشد. او همچنين ثابت كرد كه ميزان انتقال حرارت بستگي شديدي به αSMخواهد داشت. در مطالعه اخير [3] Yang و همكارانش در سال 1990 ميزان انتقال حرارت و افت فشار به صورت تجربي براي براي هوا و بخار اشباع و مخلوط آنها با ويا بدون دستگاههاي اختلاط از نوع كنيكس مورد مقايسه قرار گرفت. اگرچه منظور اصلي مطالعه انها ارزيابي اثر نسبت پيچش در ميعان بخارات بود اما آنها روابط تجربي براي ضريب اصطكاك و ضريب انتقال حرارت در جريانات يك فاز را توسعه دادند.كار انها مربوط به دستگاههاي اختلاط با نسبت پيچش هاي 5/1 و 2 بود و آنها نتيجه گرفتند كه در جريان جابجايي حرارتي تك فاز مقدار افت فشار دستگاه اختلاط نوع αSM =1.5) A)در حدود 55% دستگاه اختلاط نوع αSM = 2) B)در خلال آزمايشاتشان به همراه تغيير فاز اطلاعات اندازه گيري شده نشان مي داد كه افت فشار دستگاه نوع B مقدار قابل ملاحظه اي كمتر از نوع A بود.و اين بدان معني بود كه اگر αSMبه طرز مناسبي افزايش داده شود افت فشار دستگاه به طرز قابل ملاحظه اي كاهش خواهد يافت اما تاثير آن بر ميعان نمودن بخارات گازها چندان زياد نيست.

2-2) مروري بر تاريخچه توسعه معادلات عملكردي مخلوط كنهاي استاتيكي
قديمي ترين گزارشات تحقيقاتي مربوط به اين دستگاهها به كمپاني Kenics در سال 1977 ميلادي بر مي گردد.امروزه انواع گوناگوني نظير Sulzerو Ross وجود دارد كه البته اطلاعات عملكردي آنان نزد شركتهاي سازنده محفوظ مانده و در دسترس نمي باشد ومطالعات انجام شده براي تعيين عملكرد اين نوع دستگاهها هم به صورت تحليلي و تئوريك و هم به صورت تجربي وجود دارد. جدول 1 -2() دامنه كار تجربي برخي از محققين را بر روي اين دستگاهها نشان مي دهد . جداول 2 -2(و2- )3 نيز گرداوري شده مهمترين روابط نيمه تجربي موجود از كار ساير محققين در رابطه با انتقال حرارت و افت فشار اين دستگاهها را نشان ميدهد، اگرچه برخي از تلاشهاي محققين صرفا” به نصب اين دستگاهها به صورت متناوب در سر راه جريان محدود شده است اما در اينجا آنچه ملاحظه مي شود به نصب آنها بطور كامل در سرتاسر لوله توجه دارد. Sununu J.H[4] در سال 1970 تلاش نمود تا به مدلسازي مومنتوم و ميزان انرژي منتقل شده توسط يك مخلوط كن استاتيكي در جريان آرام و براي
يك سيال از نوع نيوتني بپردارد. او موفق شد تا اطلاعات تجربي موجود را با مدل خود تطبيق داده و يك رابطه تجربي را ارئه دهد . بعدا” در سال 1982، Gentii W.E[5] تحليل حضور دو مكانيزم مستقل كه هر دو به صورت همزمان در جريان اختلاط سيال در اين نوع ارزيابي معادلات عملكردي در مخلوط كنهاي استاتيكي 13
سيال اتفاق مي افتد را ارائه داد. يك مكانيزم به ملاحظه انتقال انرژي در جريان آرام ميپرداخت و دومين مكانيزم به اختلاط در جريان آرام در اين دستگاهها مرتبط مي شد.
كار قديمي ديگري بر روي دستگاههاي اختلاط نوع كنيكس توسط Grace C.D.[6] در سال 1971صورت گرفت. او در كار خود اشاره كرد كه عملكرد اساسي اين نوع وسايل در واقع تقسيم مداوم جريان و اختلاط مجدد آن در شرايط تك فاز و با جابجايي اجباري است. او دريافت كه ضريب انتقال حرارت در هر دو جريان آرام و آشفته تا حد قابل ملاحظه اي بهبود مي يابد.او روابط خود رابراي جريان آرام چه براي انتقال حرارت و چه براي اافت فشار ارائه نمود. اما اين روابط با اطلاعات تجربي در زمينه انتقال حرارت اختلاف %50 ±داشتند . با وجود اين اختلافات زياد ملاحظه شد كه ضرايب انتقال حرارت به هنگام استفاده از اين وسايل تقريبا” دو برابر زماني است كه در سر راه جريان سيال هيچگونه دستگاه اختلاط استاتيكي نصب نگردد.
در يك برررسي تجربي كه توسطMarner W.,Bergles A.E.[7] در سال 1978 انجام گرفت افزايش ضريب انتقال حرارت توسط اين دستگاهها در يك لوله افقي و در جريان آرام مطالعه شد .اين دو محقق از 48 المنت مخلوط كن استاتيكي در يك لوله به قطراسمي mm 7/12 و طولmm 91 /0 استفاده نمودند. نتايج كار تجربي اين دو محقق با سيال اتيلن گلايكول و در شرايط دماي ثابت ديواره لوله صورت گرفت. اگرچه جزئيات كارشان گزارش نگرديد اما آنها ادعا كردند كه استفاده از وسايل اختلاط استاتيكي حداقل تا چهار برابر ضريب انتقال حرارت را افزايش مي د هد.
دو محقق اخير همچنين مشخصات كاركردي اين وسايل را با نوارهاي تابيده (Twisted Tape) نيز مقايسه نمودند. نتايج كارشان به خوبي نشان مي داد كه با افزايش افت فشار درجه افزايش ضرايب انتقال حرارت در اين نوع وسايل از يك مرتبه مي باشند. آنها البته جهت ارائه روابط انتقال حرارت و افت فشار عملياتي اين نوع وسايل در كار تجربي اشان تلاش نمودند.
Chen S.J[8] در سال 1973،جهت محاسبه ضريب انتقال حرارت در يك دستگاه اختلاط استاتيكي پيشنهاد ضريب يك فاكتور 3 در عدد بدست امده در يك لوله خالي را ارئه نمود اما همانطوريكه بعدا” توسطProctor R[9] در سال 1977نيز اشاره شد اين نحوه محاسبه ضريب

طراحي و شبيه سازي مخلوط كنهاي استاتيكي و کاربرد آنها در مبدل های حرارتی

طراحي و شبيه سازي مخلوط كنهاي استاتيكي و کاربرد آنها در مبدل های حرارتی

انتقال حرارت جهت ارزيابي عملكرد وسايل داراي خطاي قابل ملاحظه اي است و عملكرد واقعي به نسبت ، نسبت پيچش و تعداد المنتهاي به كار گرفته شده در لوله بستگي خواهد داشت. Proctor R جهت افزايش و بهبود ضريب انتقال حرارت از وسايل كنيكس در يك كانال و براي يك جريان از آرام تا آشفته (44<Re<30000) يك كار تجربي انجام داد. او در آزمايشات تجربي خود از وسايل كنيكس با نسبت پيچش برابر 5/1 و 2 استفاده نمود.او نشان داد كه بعد از استفاده 4-3 واحد از اين دستگاهها ضريب انتقال حرارت به حالت مجانب و حدي خود مي رسدو ماكزيمم افزايش انتقال حرارت در ناحيه انتقال به وقوع مي پيوندد.اين محقق نشان داد كه ضريب انتقال حرارت در سيستم كنيكس براي يك نسبت پيچش يكسان در مقايسه با نوارهاي تابيده به مراتب بالتر مي باشد. اگرچه نتايج تجربي آن در رابطه با افت فشار ، نشان مي داد كه مقاومت براي وسايل كنيكس بالاتر مي باشد.
Lin S.[10] در سال 1979 روابطي عام را براي فاكتور اصطكاك و عدد ناسلت براي
1.6=αSM پيشنهاد داد . روابط وي بر اساس كار تجربي با سيال مبرد از نوع R-113 مي باشد. او اين آزمايشات را با آرايشهاي مختلف و تعداد متفاوتي از دستگاههاي اختلاط كنيكس تدارك ديد، بطوريكه در معادلات پيشنهادي پارامتر αSMبه عنوان يك پارامتر هندسي كه مبين نسبت طول بخشي از لوله اشغال شده به وسيله دستگاههاي اختلاط به طول كل لوله مي باشد، در نظر گرفته شده است. مثلا” براي لوله هاي خالي 0.0 =ηو براي لوله هايي كه بطور كانل با اين دستگاهها پر مي شوند 100=η مي باشد.
در سال 1982Gentti در يك كار نيمه تجربي اطلاعات مربوط به ضريب انتقال حرارت و افت فشار را براي حرارت دادن به يك روغن موتور در رژيم آرام و با شرايط دماي ثابت براي ديواره لوله ارائه داد . او در كار خود از تشابه بين انتقال حرارت و انتقال مومنتوم براي مدل سازي دستگاه اختلاط بهره گرفت. معادلات ارائه شده توسط او در زمينه افت فشار با استفاده از تكنيك حداقل بدست آمده شد اما ضرايب انتقال حرارت ارائه شده از طرف او پايين تر از مقاديري كه .Sunumu J.H ارائه داده بود قرار مي گرفت.

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان