KFUPM ePrints

Transient temperature distibution in a tubesheet of a fixed tubesheet heat exchanger

Al-Mulhim, Khalid Abdulaziz Abdullah (2000) Transient temperature distibution in a tubesheet of a fixed tubesheet heat exchanger. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
2238Kb

Arabic Abstract

لقد تم دراسة توزيع الحرارة اللحظي على سجل الحرارة والوقت خلف الصفيحة بالقرب من الحشية في المبادلات الحرارية ذات الصفيحة الثابتة والعوامل المؤثرة عليه باستخدام الفحص العددي والتجريبي . وقد نفذت عدة تجارب على صفيحة حديدية كربونية ذات قطر 0.375 متر وسمك 0.025 متر كنموذج بدائي لفترة من اللحام استغرقت 20 ثانية عند درجة حرارة 700 درجة مئوية وذلك لإثبات النتائج من النموذج العددي . ثم قورنت النتائج التجريبية والعددية فكانت النتائج متقاربة جداً . كما اشتملت الدراسة على معرفة بعض العوامل المؤثرة على سجل الحرارة ومنها فترة اللحام (20 ثانية – 30 ثانية) وحرارة اللحام (700 درجة مئوية – 1500 درجة مئوية) وقطر الصفيحة وسياق اللحام . وقد أثبتت النتائج أنه بمضاعفة فترة اللحام ترتفع الحرارة القصوى بمعدل يزيد عن 40% من النموذج البدائي . كما لوحظ أنه نتيجة لزيادة درجة حرارة اللحام ترتفع الحرارة بمعدل 90% . ولقد اتضح أنه بمجرد تغيير مادة الصفيحة من حديد كربوني إلى حديد فولاذي تنخفض الحرارة القصوى بنسبة تزيد عن 65% . كذلك تم ملاحظة نقصان في درجة الحرارة القصوى بزيادة حجم وسماكة الصفيحة . ولدى مقارنة تأثير سياق اللحام باستعمال النظام المتوالي والنظام المتناظر قطريا لوحظ زيادة في درجة الحرارة القصوى بمعد 20% باستخدام النظام المتوالي .

English Abstract

Experimental and numerical investigations are carried out to study the effect of weld parameters on the temperature-time history at the back of a tubesheet (adjacent to the gasket) of a shell-and-tube heat exchanger. Experiments are conducted for a carbon steel tubesheet as a base case for weld of 20 second, weld temperature 700 ℃, tubesheet diameter, 0.375 m, and tubesheet thickness of 0.025 m to validate the predictions of numerical model. The predictions obtained for the base case agreed very well with experimental results. Parametric studies were carried out using the model developed. These parameters including: weld duration (20 to 40 seconds), weld temperature (ranging from 700 ℃ to 1500 ℃), tubesheet size (0.375 m≤ diameter ≤ 1.5 m, and 0.025 m≤ thickness ≤ 0.038 m), tubesheet material and sequence of welding. The results indicate that the weld duration has a significant effect on the magnitude of the maximum temperature at the back surface of the tubesheet adjacent to the gasket. Doubling the weld duration increases the maximum temperature by more than 40%. The results indicate that the weld temperature has a significant effect on the value of the peak temperature adjacent to the gasket by more than 90%. A reduction of more than 65% is observed for the value of the peak temperature at the back of the tubesheet adjacent to gasket by using stainless steel tubesheet material. Increasing the diameter and the thickness of the tubesheet results in temperature reduction at the back of the tubesheet near the gasket. An increase of more than 20% in the peak value of temperature at the back of tubesheet near the gasket is predicted for five consecutive welds with time gap of 10 seconds, whereas, welding of tubes with scattered arrangement (diagonally opposite) give the least value of peak temperature.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:September 2000
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Al-Mulhim, Khalid Abdulaziz Abdullah
Committee Advisor:Said, S. A. M.
Committee Members:Shuaib, Abdelrahman N. and Yilbas, Bekir S. and Habib, Mohammed A. and Al-Bagawi, Jamil J.
ID Code:10202
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:59
Last Modified:25 Apr 2011 10:25

Repository Staff Only: item control page