نرم افزار Aerotran نرم افزاری است که جهت طراحی ، ارزیابی و شبیه سازی مبدل های حرارتی که در آن جریان گاز عمود بر دسته ای از لوله ها عبور می کند ، طراحی شده است. انواع مبدل های هوایی که در نرم افزار Aerotran پوشش داده شده اند عبارتند از : کولرهای هوایی ، مبدل های اکونومایزر خروجی کوره ها و بخش جابجایی کوره ها. علاوه بر این نرم افزار اغلب کاربردهای صنعتی این نوع مبدل ها را شامل کندانسورها ، تبخیر کننده ها و مبدل های بدون تغییر فاز را پوشش می دهد. برای مبدل های حرارتی هوایی برنامه می تواند تعداد فن های مورد نیاز را برای حالت های جریان اجباری و القایی و در مورد انواع مختلف پره محاسبه نماید. در حالت کلی نرم افزار سه حالت اجرایی به شرح زیر دارد : طراحی ، ارزیابی ، شبیه سازی
در حالت طراحی برنامه برای مقدار انتقال حرارتی مشخص ، حداقل اندازه مبدل را با توجه به میزان انتقال حرارت ، افت فشار مجاز و سرعت های سیال بهینه سازی مینماید. همچنین نرم افزار طراحی دقیقی را با تمامی جزئیات در چندین مورد انجام می دهد. در این حالت مهندس طراح می تواند پارامترهای دبی جریان هوا و یا دمای سیال خروجی را به نحوی تغییر دهد که به نرم افزار اجازه دهد هزینه های عملیاتی و یا اندازه کولر بهینه گردد. زمانی که نرم افزار اجرا گردد مسیر بهینه سازی را نیز با جزئیات مشخص می کند که گزینه های بیشتری جهت طراحی مناسب در اختیار طراحی قرار گیرد. این گزینه ها ( یا به عبارت دیگر طراحی های میانی ) تاثیر قیود را در کنترل بهینه سازی نشان می دهد و بیان می کند که کدام پارامترها جهت کاهش اندازه مبدل حرارتی بایستی اصلاح گردد.
در حالت ارزیابی کارایی یک کولر هوایی موجود با ابعاد و شرایط عملیاتی مشخص مورد بررسی قرار گیرد. برنامه در این حالت سطح انتقال حرارت موجود را مورد بررسی قرار می دهد که آیا کولر جوابگوی انتقال حرارت در شرایط عملیاتی جریان ورودی شرایط جریان های خروجی را پیش بینی نماید.
بطور کلی، Aerotran مجموعه گسترده ای از داده های پیش فرض طراحی دارد که کمک شایانی در کاهش حجم داده های ورودی در هنگام طراحی به طراح می نماید.
جهت انجام محاسبات پیچیده تبخیر و میعان که نیاز حیاتی به اطلاعات تعادل بخار- مایع وجود دارد ، طراح علاوه بر این که می تواند داده های تعادلی ، خواص فیزیکی دلخواه خود را در دماهای مختلف به نرم افزار دهد ، می تواند به سادگی از بانک اطلاعاتی نرم افزار استفاده نماید.
برنامه دارای روش ها و رویه های پایه طراحی مکانیکی بر اساس استاندارد API 661 می باشد و از این رو میتواند در تخمین هزینه کمک فراوانی به طراح نماید. با وجود این ، طراحی تفصیلی مکانیکی خارج از اهداف برنامه Aerotran قرار دارد.
روش های طراحی نرم افزار Aerotran
در حالت طراحی ، نرم افزار پیکربندی را برای مبدل حرارتی جستجو می کند که شرایط مطلوب فرآیند را تامین کند. این نرم افزار تعدادی از پارامترهای هندسی را هنگام جستجو به طور خود کار تغییر می دهد. از آنجا که نرم افزار حاضر نمی تواند همه پیکر بندی های ممکن را به طور خودکار ارزیابی کند بنابراین نمی تواند منجر به بهینه سازی تمام عیاری شود ، اما طراح می تواند تغییراتی را در پیکربندی ایجاد کند که منجر به طراحی بهتری شود.
نرم افزار در جستجوی طراحی است که موارد زیر را تامین کند :
• سطح کافی برای انتقال حرارت مورد نیاز
• افت فشار در محدوده مجاز
• اندازه فیزیکی قابل قبول
• سرعت های قابل قبول سیال
• عملی بودن ساخت مکانیکی
علاوه بر همه مطالب ذکر شده ، نرم افزار می تواند هزینه هر طراحی را تخمین بزند که البته هزینه بر استدلال نرم افزار در بهینه سازی تاثیری ندارد. بیش از 30 پارامتر مکانیکی وجود دارند که به طور مستقیم یا غیر مستقیم بر بازده حرارتی مبدل تاثیر می گذارند که برای نرم افزار ارزیابی همه ترکیبات این پارامترها عملی نیست. بنابراین نرم افزار فقط تعدادی از پارامترها را که نسبتاً مستقل از فرآیند ، عملیات ، نگه داری یا در نظر گرفتن طرز ساخت هستند ، به طور خودکار تغییر می دهد.
پارامترهایی که به طور خودکار بهینه می شوند عبارتند از : عرض باندل ، تعداد ردیف های لوله ، باندل ها در واحدهای سری و موازی ، طول لوله ها ، تعداد گذرهای لوله ، تعداد لوله ها و تعداد فن.
سایر پارامترها را مهندس طراح باید بر مبنای دید صحیح مهندسی بهینه سازی کند. برخی از مهمترین پارامترها عبارتند از : قطر خارجی لوله ، نوع پره ، جنس مواد ، گام لوله ، ابعاد پره ، اندازه های نازل ، نوع لوله ، دانسیته پره ، شرایط لازم برای فن ، ضخامت دیواره لوله ، جهت گیری مبدل ، آرایش لوله ها و نوع صفحه لوله.