فرزاد ویسی - عضو هیات علمی دانشگاه رازی
جواد سلیمی نیا - کارشناس ارشد مهندسی مکانیک

مبدل های گرمایی تجهیزات مهمی هستند که در بسیاری از صنایع از جمله نیروگاه ها، نفت و پتروشیمى، گرمایشی، تهویه مطبوع، سیستم های تبرید و خنک کاری اجزاء الکترونیکی کاربرد دارند. عموما مبدلهاى گرمایی برای شرایط کار در حالت پایدار طراحی می شوند. اما به جهت کنترل فرایندها نیاز است تا مشخصه های شرایط ناپایدار نیز در طراحی ها مورد توجه قرار گیرد. مسائلی همچون خاموش وروشن کردن سیستم، حوادث و اشکالات پیش بینی نشده و مسائلی از این دسته محققان را بر آن داشته تا رفتار حرارتى مبدل ها را در حالت ناپایدار و وابسته به زمان مورد بررسی قرار دهند. بطور کلیرفتار حالت ناپایدار مبدل گرمایی در ازای تغییرات دما یا نرخ جریان شاره های ورودی زمینه مورد علاقه بسیاری از مهندسان در رشتههای تهویه مطبوع، سرمایش، گرمایش و... می باشد. زمانی که مبدل گرماییجزئی از یک سیستم صنعتی بزرگ باشد، امکان ایجاد شرایط ناپایدار در مبدل گرمایی بالاتر می باشد. این موضوع می تواند تاثیر زیادی بر بازده کل سیستم بگذارد. بنابراین لازمه ارائه یک مدل کنترلی جامعبرای سیستم داشتن اطلاعات دقیق از شرایط کاری مبدل گرمایی در زمان های مختلف است. در مورد برآورد تنش های حرارتی ایجاد شده در پوسته مبدل گرمایی نیز نیاز است توزیع دما در طول دیواره ها کهتابعی از زمان می باشد مشخص باشد. از آنجا که سیستم هایی با ذخیره انرژی نظیر مبدل هاى گرمایى نمی توانند نسبت به ورودی ها پاسخ لحظه ای نشان دهند، در هنگام مواجه با ورودی های اغتشاشی پاسخیگذرا نشان خواهند داد. در بسیاری از موارد عملکرد مطلوب سیستم های کنترلی برحسب مشخصات پاسخ گذرا قابل بیان است. مبدل های دولوله با توجه به ساختار ساده ای که دارند از جمله پر استفاده ترین انواع مبدل ها می باشد. در این مقاله یک مدل ریاضى جهت تحلیل رفتار گذرا و نیز حالت پایدار مبدل هاى دو لوله و تحلیل عددى مدل ارائهشده است. جهت گیری در ارائه مدل به نحوی است که مدل از نظر ریاضی ساده باشد تا از نظر محاسباتی به زمان رایانه ای کوتاه تر نیاز باشد. همچنین قابلیت تغییرات آسان در پارامترهای مختلف و موثر درکارکرد حرارتی مبدل وجود داشته باشد. همچنین سعی شده است تا تحلیل مربوطه انعطاف پذیر باشد و دقت مناسب داشته باشد.