تحليل عددي انتقال حرارت در مبدل‌ حرارتي دولوله‌اي همراه با درج نوار مارپيچ با تعداد پره‌هاي متفاوت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در پروژه عددي حاضر به بررسي انتقال حرارت و ضريب عملكرد حرارتي مبدل حرارتي دولوله‌اي جريان ناهمسو با درج نوار پيچ‌خورده در لوله‌‌ي داخلي مبدل پرداخته شده است. قطر لوله داخلي و خارجي مبدل به‌ترتيب 25.8 و 50.6 ميلي‌متر در نظر گرفته شد. طول هر دولوله مبدل 1500 ميلي‌متر به‌كار برده شد. در اين پژوهش از چهار نوع نوار پيچ‌خورده دو پره، سه پره، چهار پره و پنج پره با سه نسبت پيچش چهار، شش و هشت استفاده شد. سيال كاري مورد استفاده در لوله‌‌ي داخلي و خارجي مبدل آب است. عدد رينولدز سيال در ورودي لوله خارجي مبدل كه آب سرد در آن جريان دارد، در تمام حالت‌هاي مورد بررسي، ثابت و يكسان است اما عدد رينولدز در ورودي لوله داخلي مبدل كه آب گرم در آن جريان دارد در محدوده‌ي 5000 تا 12000 متغير است. دماي آب سرد و آب گرم در ورودي لوله‌هاي مبدل به‌ترتيب 30 و 80 درجه سانتي‌گراد است. در اين پژوهش كه به كمك نرم‌افزار انسيس فلوئنت مورد بررسي قرار گرفت، از مدل توربولانسي كي امگا اس اس تي استفاده شد. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه با كاهش نسبت پيچش نوار مارپيچ عدد ناسلت افزايش مي‌يابد و هرچه تعداد پره‌هاي نوار مارپيچ بيشتر باشد، تغييرات عدد ناسلت در پي تغييرات نسبت پيچش نوار مارپيچ، با افزايش همراه است. كاهش عدد رينولدز سيال در ورودي لوله مبدل، كاهش نسبت پيچش نوار مارپيچ و افزايش تعداد پره‌هاي نوار مارپيچ، افزايش ضريب اصطكاك را در پي دارد. نتايج نشان مي‌دهد كه با كاهش عدد رينولدز سيال در ورودي لوله، با وجود كاهش عدد ناسلت، ضريب عملكرد حرارتي با افزايش همراه است. همچنين با كاهش نسبت پيچش نوار مارپيچ ضريب عملكرد حرارتي افزايش مي‌يابد. بيشترين مقدار عدد ناسلت(افزايش 220 درصدي نسبت به لوله خالي) زماني بدست آمد كه در لوله داخلي مبدل از نوار مارپيچ پنج پره با نسبت پيچش چهار استفاده شد و عدد رينولدز سيال در ورودي لوله داخلي 12000 در نظر گرفته شد. همچنين بيشترين ضريب اصطكاك(افزايش 586 درصدي نسبت به لوله خالي) و ضريب عملكرد حرارتي(2.146) زماني بدست آمد كه در لوله داخلي مبدل از نوار مارپيچ پنج پره با نسبت پيچش چهار استفاده شد و عدد رينولدز سيال در ورودي لوله داخلي 5000 در نظر گرفته شد.

216477

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

احمدرضا سوهانكار اصفهاني، محسن ثقفيان