پديد آورنده :
سلطاني تهراني، آرش
عنوان :
استفاده از محيط متخلخل جهت بهبود عملكرد مبدل هاي حرارتي لوله سينوسي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
دوازده، 78ص.: مصور
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي، محمدرضا سليم پور
استاد مشاور :
محمود اشرفي زاده
توصيفگر ها :
جابجايي اجباري , جريان آرام , مدل تعادل گرمايي
تاريخ نمايه سازي :
94/11/18
استاد داور :
محسن دوازده امامي، محسن ثقفيان
چكيده فارسي :
چكيده افزايش ضريب انتقال حرارت در صنايع اهميت بسياري دارد در صنعت معموال سعي مي شود كه در فضاي كوچكتر حداكثر انتقال حرارت رخ دهد روشهاي زيادي براي افزايش انتقال حرارت در انواع مبدلها بررسي شده است يكي از اين روشها استفاده از محيط متخلخل است محيط متخلخل به دليل داشتن سطح تماس بزرگتر با سيال و بهويژه به دليل داشتن ضريب هدايت حرارتي بسيار باالتر از سيال مورد بررسي باعث افزايش انتقال حرارت مي شود در پروژهي حاضر براي يك جريان آرام و كامال تو سعهيافته با شرط تعادل حرارتي جريان و انتقال حرارت جابجايي سيال در يك مبدل لوله سينو سي به صورت عددي مورد بررسي قرارگرفته است در اين بررسي از نرمافزار فلوئنت استفاده شده است اثر موجي بودن سطح با پارامتر كه نسبببت طولموج به دامنه اسببت نشببان دادهشببده اسببت در اين بررسببي از سببه مقدار 44 04 و 50 براي ا ستفاده شده ا ست در هر حالت با افزودن مقدار م شخ صي از مادهي متخلخل تغيير در م شخ صههاي جريان مانند ضريب اصبطكاك و انتقال حرارت بررسبي شبدهاند هدف از اين كار يافتن ارتفاع بهينهاي اسبت كه بيشبينهي عملكرد مبدل در آن ب ب بب ب ارتفاع حاصل مي شود در اين تحقيق تأثير پارامترهاي مختلف ازجمله تخلخل و عدد دارسي بر روي اين ارتفاع بررسي شده ا ست نتايج مدل سازي حاكي از آن ا ست كه در هر سه حالت ياد شده براي ساختار هند سي مبدل لوله سينو سي تنها عدد دارسبببي ارتفاع مادهي متخلخل را كه در آن عملكرد مبدل بيشبببينه اسبببت تغيير ميدهد در محدودهي عدد دارسبببي 9 24 تا 0 24 هنگاميكه فرورفتگي سببينوسببي كامال با محيط متخلخل پرشببده اسببت بيشببترين مقدار عملكرد مبدل حاص بل مي شود اما در محدودهي 6 24 تا 9 24 به دليل افزايش مقاومت وي سكوز و در نتيجه افت فشبار مقدار بهينهي عملكرد مبدل در ارتفاع كمتري از مادهي متخلخل رخ ميدهد در اين بررسبببي مشببباهده شبببد كه ضبببريب انتقال حرارت جابجايي و عدد نوسبببلت با قرار دادن مادهي متخلخل افزايش مييابند و در حالتهاي بهينه اين افزايش به 0 برابر اين مقادير براي حالتي كه مادهي متخلخل نداريم ميرسند اين در حالي است كه ضريب اصطكاك و افت فشار در دارسي 6 24 كه بيشترين مقاومت وي سكوز ايجاد مي شود 0 4 برابر ضريب ا صطكاك حالتي ا ست كه مادهي متخلخل ا ستفادهن شده ا ست همچنين كاهش تخلخل باعث افزايش انتقال حرارت و در نتيجه افزايش عملكرد مبدل مي شود ولي ارتفاع مادهي متخلخل در حالت بهينه را تغيير نميدهد كلمات كليدي محيط متخلخل مبدل لوله سينوسي جابجايي اجباري جريان آرام مدل تعادل گرمايي
چكيده انگليسي :
81 Using Porous Media to Improve the Performance of Sinusoidal Tube Heat Exchangers Arash Soltani Tehrani Arash soltani@me iut ac ir Date of Submission 2016 01 17 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisors M R Tavakoli Mrtavak@cc iut ac ir M R Salimpour Salimpour@cc iut ac ir Abstract Increasing heat transfer in heat exchangers has been considered in many previous researches There are a lot of methods to increase heat transfer in heat exchangers One of these methods is the use of porous media The flow in the sinusoidal tube heat exchanger because of permanent expansions and contractions is disordered Also the outgrowths of the sinusoidal tube heat exchanger do not have an important role in heat transferring Using the porous media with a larger contact area with fluid and much larger heat conduction coefficient will increase the heat transfer and the flow will be better ordered In this paper the problem of fully developed laminar flow in a sinusoidal heat exchanger filled with a homogenous porous media in the outgrowths of a sinusoidal tube heat exchanger is considered Effects of surface waviness are shown by parameter which is the ratio of wavelength to amplitude As decreases the waviness of the surface increases The problem is solved for 11 19 and 25 The numerical analysis are conducted in Fluent to obtain the optimized thickness of porous media leading to the best performance of the heat exchanger Performance of the heat exchanger is defined by PEC number which relates heat transfer and friction factor Critical amount of PEC is one The effects of Darcy number and porosity are considered It is observed that mere the Darcy number will change the optimized porous media thickness but the thickness is not changed with the change in porosity The performance of the heat exchanger will be maximized when the outgrowths are fully filled with porous media with Darcy numbers between 10 4 10 2 In this condition pressure drop is logically increased 8 For Darcy numbers between 10 6 10 4 the maximized performance will happen in a lower thickness of porous media It is shown that this treatment is repeated for all three For all different numbers between 11 25 the optimized thickness of porous media is less than 100 for Darcy numbers between 10 6 10 4 however after Da 10 4 the optimized thickness is 100 which means fully filling the outgrowths In all cases it is observed that increasing the Darcy number will lead to an increase in Nusselt number and heat transfer coefficient In larger Darcy numbers Nusselt number and heat transfer coefficient are increased 2 times For Darcy numbers between 10 6 10 4 there is a mild increase while for Darcy numbers between 10 4 10 2 the rate of increase is acute It is shown that increasing the Darcy number will decrease the pressure drop and friction factor This decrease is an acute trend for Darcy numbers between 10 4 10 2 In addition decreasing the porosity will increase the heat transfer rate and the friction factor will be remained the same hence increasing the heat exchanger performance The change in porosity will not affect the desired porous media thickness to improve heat exchangers performance In all cases it is shown that by using porous media the performance of heat exchanger is improved and the PEC number is more than the critical number Key Words Porous Media Sinusoidal Heat Exchanger Forced Convection Laminar flow Local Thermal Equilibrium Model Performance Evaluation Criteria
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي، محمدرضا سليم پور
استاد مشاور :
محمود اشرفي زاده
استاد داور :
محسن دوازده امامي، محسن ثقفيان