بررسی انتقال حرارت در جریان سیال غیر نیوتنی در یک مبدل حرارتی دو لوله ای با پره های حلقوی؛ مدل سازی عددی

مبدل های حرارتی از پرکاربرد ترین اع ضا در فرآیند های شیمیایی اند و می توان آنها را در بی شتر واحد های صنعتی ملاحظه کرد. آنها تجهیزاتی هستند که امکان انتقال انرژی گرمایی بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف را فراهم می کنند. این عملیات می تواند بین مایع-مایع، گاز-گاز، و یا گاز - مایع انجام شود. مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایین تر و یا هر دو، مورد استفاده قرار می گیرند.[1] در این پژوهش، میدان جریان و انتقال حرارت سیال غیر نیوتنی در یک مبدل دو لوله ای با وجود پره های متفاوت حلقوی شبیه سازی شده است. رفتار جریان تحت تاثیر رژیم آرام در فضای حلقوی بین دو لوله در حالت دو بعدی به صورت عددی بررسی شده است. برای مدل سازی از مدل تک فازی و برای شبیه سازی جریان از مدل جریان آرام استفاده شده است. برای مدل سازی عددی از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. برای سیال غیر نیوتنی، خواص ترمودینامیکی وابسته به تنش برشی، و برای مبدل های حرارتی، انتقال حرارت از سیال گرم در لوله ی داخلی به سیال سرد در منطقه ی حلقوی (فضای بین دو لوله) مورد بررسی قرار گرفته است. سیال غیر نیوتنی در فضای بین دو لوله جریان می یابد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از روشهای انتقال حرارت، سبب افزایش افت فشار نیز می گردد. در تمامی حالات، استفاده از پره درون مبدل دارای ضریب عملکرد هیدرولیکی-حرارتی بالاتر از یک است. به این معنی که استفاده از دو پره نسبت به حالت مبدل بدون پره، دارای راندمان بالاتری است. نتایج نشان می دهد که پدیده انتقال حرارت در سیالات غیرنیوتنی با افزایش پره به مبدل وابسته به نحوه پیکربندی، تعداد و اندازه پره ها نسبت به مبدل بدون پره و سرعت ورودی جریان، قابلیت اثرگذاری مطلوب بر جریان سیال را تحت همه شرایط دارد.

کلیدواژه ها:

مبدل حرارتی ، مدل سازی عددی ، مبدل حرارتی دو لوله ای ، سیال غیر نیوتنی ، پره های حلقوی.