تاثیر هندسه نوارهای پیچیده شده و پره های پیچیده شده بر راندمان مبدل حرارتی دو لوله ای

نیاز روز افزون به توسعه و ارتقای مبدل های حرارتی به ویژه از نظر افزایش میزان انتقال حرارت و راندمان سبب شکل گیری تلاش هایی فزاینده در جهت دستیابی به مبدل هایی با ابعاد کوچکتر و هزینه های کمتر گردیده است. لذا ساده ترین نوع مبدل حرارتی که مبدل دو لوله ای است با سه ساختار هندسی متفاوت یعنی افقی ساده،U -شکل و مارپیچ فضایی در شرایط عملکرد یکسان از نظر خواص حرارتی سیالات بکار رفته و نیز شرایط یکسان مکانیکی، ترمودینامیکی و سیالاتی از جمله سرعت، فشار ورودی، دمای محیط، جنس و زبری و نیز شرایط مرزی، اولیه و نهایی یکسان آنالیز گردید. مساحت سطوح تبادل کننده حرارت مساوی است. این هندسه ها در ابعاد کوچک میل کننده به ساختار ریزمبدلها طراحی شده و به روش CFD و مدل k-Ɛ تحلیل عددی گردیدند. راندمان هر یک از این مبدلها محاسبه و کاراترین ساختار از سه هندسه فوق متمایز گردید که حاکی از برتری مبدل U-شکل مسطح از نظر میزان تاثیر حرارتی مبدل1 است. جهت مشاهده تاثیر نوار و پره های پیچیده شده و شناسایی برترین ساختار هندسی از نظر میزان تاثیر، سه هندسه مسطح فوق با گام پیچش متوسط نوارها و پره های تعبیه شده در سرتاسر لوله ها به عنوان سه هندسه جدید با همان شرایط مرزی قبل و در ابعاد ریز مبدل مطالعه شد. در تحلیل های مرتبط با هندسه های دارای قطعات تعبیه شده از مدل k-ω در آنالیز CFD استفاده شد. در این مرحله فرض ثابت بودن چگالی هوا با در نظر گرفتن هوا به عنوان گاز ایده آل حذف گردید. در تمام تحلیل ها، مبدل ها دارای جریان نا همسو بوده و سیالات کاری آب و هوا می باشد. نتایج بدست آمده برای مبدل افقی مسطح که دارای کمترین راندمان در حالت مسطح می باشد با مبدل افقی دارای قطعات تعبیه شده مقایسه شد تا ارتقاء تبادل حرارت و راندمان آن نمایان گردد.

کلیدواژه ها:

پره ها و نوارهای پیچیده شده ، جریان مارپیچ لوله ها ، نرخ تبادل حرارت ، راندمان حرارتی بیشینه