مقایسه عملکرد حرارتی-هیدرولیکی کانالهای زیگزاگ و مارپیچ با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

در این تحقیق، عملکرد حرارتی-هیدرولیکی کانالهای زیگزاگ و مارپیچ با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه در محدوده رینولدزهای 24000 تا 40000، برای دمای دیواره ثابت 353 کلوین و دمای سیال آب ورودی 298 کلوین انجام شد. مدلسازی توسط مدل کا-اپسیلون صورت گرفت. قطر کانالها برابر 1 سانتیمتر و زاویه خم کانال زیگزاگ نسبت به افق 45 درجه و در کانال مارپیچ نسبت شعاع لوله به انحنای لوله برابر 0/157 بود. پس از مدلسازی، خروجی مدلها مورد بررسی قرار گرفت و گرادیان های فشار، دما، سرعت و شدت آشفتگی در دو کانال مقایسه و تحلیل شدند. در هردو کانال تعداد گامها 10 عدد بود و طول مسیر جریان در گامها برابر 20 سانتیمتر و در کل طول کانالها باهم برابر و 2/2 متر بوده است. در مقایسه ها مشخص شد که گرادیان متغیرهای ذکر شده در کانال زیگزاگ بیشتر از کانال مارپیچ بوده است. بیشترین اختلاف گرادیان بین دو کانال مربوط به گرادیان متغیر فشار بود. افت فشار در کانال زیگزاگ در محدوده رینولدز 24000 تا 40000، در حدود 3/03 تا 3/4 برابر کانال مارپیچ مشاهده شد، که این امر یک ویژگی منفی مهم برای کانال زیگزاگ بود. از طرفی، دمای سیال خروجی در کانال های زیگزاگ، بین 0/13 تا 0/95 کلوین بیشتر از دمای سیال خروجی کانال مارپیچ مشاهده شد، که یک امتیاز مثبت برای کانال زیگزاگ محسوب میشود.

کلیدواژه ها:

انتقال حرارت ، افت فشار ، مبدل حرارتی ، کانال زیگزاگ ، کانال مارپیچ ، دینامیک سیالات محاسباتی