مطالعه عددی انتقال حرارت و افت فشار در جریان های توربلانس در داخل مبادله کن حرارتی دولوله ای ترکیبی با حضور توربولاتور

در مطالعه حاضر، تاثیر استفاده از لوله هایی با سطح مقطع تخت به جای لوله هایی با سطح مقطع دایره ای در یک مبادله کن حرارتی دو لوله بصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا لوله های تخت با عرض و ارتفاع مختلف به عنوان لوله ی مرکزی مبادله کن حرارتی دولوله ای استفاده شده است. سپس با انتخاب لوله ی بهینه، از توربولاتورهای نوار مارپیچ به منظور افزایش اغتشاش جریان و در نتیجه افزایش میزان انتقال حرارت در داخل لوله مرکزی مبادله کن حرارتی استفاده شده است. دبی جرمی جریان خارجی kg/s 0.166 ثابت در نظر گرفته شده است در حالی که، مطالعه در بازه Re 4000 تا 11000 برای آب گرم صورت پذیرفته است. برای مبادله کن حرارتی دو لوله ای ساده (هر دو لوله دایروی هستند) از توربولاتورهایی از جنس مس به ضخامت mm 1.5 و عرض mm 23.5 در طول لوله داخلی استفاده شده است. این توربولاتورها در 3 گام پیچشی مختلف 150,110 و mm 50 طراحی شده-اند. پس از بررسی نتایج توربولاتور بهینه انتخاب شده و در ادامه این توربولاتور به ترتیب به 2 و 3 قسمت مساوی تقسیم شده و در داخل لوله پهن (لوله داخلی) جاگذاری شده است. در ادامه دو و سه توربلاتور نوار مارپیچ با گام پیچشی mm 50 به صورت همزمان در داخل لوله داخلی مبادله کن حرارتی جایگذاری شده است. اعتبارسنجی با کار تجربی موروگسن1 و همکارانش انجام شده است و تطابق خوبی با نتایج عددی نشان می دهد. نتایج حاکی از افزایش انتقال حرارت تا 2.07 برابر درمبادله کن حرارتی دو لوله ترکیبی با لوله پهن منتخب با حضور توربولاتور است. همچنین در بهترین حالت لوله پهن انتقال حرارت تا 3.19 برابر لوله ساده افزایش یافت.

کلیدواژه ها:

مبادله کن حرارتی دو لوله ، لوله پهن ، توربولاتور مارپیچ ، گام پیچشی توربولاتور