تحليل عددي جريان سيال و انتقال حرارت و تعيين مشخصات بهينه بافل‌هاي متخلخل در مبدل‌هاي حرارتي پوسته و لوله

چكيده فارسي :

چكيده افزايش انتقال حرارت در تجهيزات حرارتي از جمله مبدلهاي حرارتي موضووعي اسوت كه در سالهاي اخير مورد توجه واقع شده و مطالعات گستردهاي روي آن انجام گرفته است امروزه تالشهاي فراواني جهت افزايش نرخ انتقال حرارت در سامانههاي حرارتي انجام ميشود استفاده از محيط متخلخل يكي از روشهاي موثري است كه در ساليان اخير در زمينه بهبود انتقال حرارت در سامانههاي حرارتي مورد توجه قرار گرفته اسوت محيط متخلخل بهدليل افزايش سوطح تماس سيال و همچنين دارا بودن ضريب هدايت حرارتي باالتر نسبت به سيال عامل موجب افزايش انتقال حرارت ميشووود البته باعث افزايش افت فشووار نيز ميشووود در اين پژوهش مبدل حرارتي پوسووته لوله با بافل متخلخل مورد بررسووي قرار گرفته اسوت بافلها در مبدل حرارتي پوسته لوله با تغيير جهت سيال انتقال حرارت را افزايش ميدهند بافل متخلخل انتقال حرارت را در مبدل حرارتي پوسوته لوله كاهش ميدهد اما مزيت آن كاهش بيشوتر افت فشوار اسوت استفاده از بافلهاي متخلخل در مبدل حرارتي پوسته لوله از جنبههاي جديد كار ميباشووود كه تاكنون مورد بررسوووي و پژوهش قرار نگرفته اسوووت براي اين كار تحليل جريان و انتقال حرارت به كمك شوبيهسوازي عددي توسوط نرمافزار فلوئنت انجام شوده است بافل مورد بررسي تك قطاعي در نظر گرفته شده است سيال داخل لوله و پوسته آب مايع با خواص ثابت ميباشود جريان در لولهها و پوسته مغشوش است مدل دارسي بريكمن فورچيمر براي معادله مومنتم جريان در محيط متخلخل و مدل تك معادلهاي يا تعادل دماي موضووعي براي معادلهي انرژي در نظر گرفته شووده اسووت تمام خواص ترموديناميكي فاز جامد و سويال مسوتقل از دما ميباشود از مدل توربوالنسوي k realizable براي شوبيهسازي جريان مغشوش استفاده شده است ماده متخلخل همگن و ايزوتروپيك درنظر گرفته شده است در پروژه حاضر به بررسي اثر پارامترهاي محيط متخلخل و بهينهسازي بافل متخلخل پرداخته ميشود براي بهينه كردن هندسوه و مشوخصوات بافل متخلخل از معيار ارزيابي عملكرد اسوتفاده شوده است ابتدا به بررسي اثر درصد تخلخلهاي متفاوتي از بافل متخلخل پرداخته شده است نتايج نشان ميدهد كه با كاهش ميزان تخلخل بافل ميزان انتقال حرارت افزايش مييابد همچنين مشاهده شد كوه بوا كاهش ميزان تخلخل بافل معيار ارزيابي عملكرد مبدل حرارتي افزايش مييابد اثر عدد دارسوووي يا نفوذپذيري بر معيار ارزيابي عملكرد مبدل حرارتي مورد بررسووي قرار گرفته اسووت نتايج نشووان ميدهد كه با كاهش نفوذپذيري بافل از 4 01 تا 6 01 مترمربع بهدليل اختالط كم جريوان و بوه هم خوردگي كم اليوه مرزي انتقوال حرارت كاهش مييابد با كاهش نفوذپذيري از 6 01 تا 01 01 مترمربع انتقال حرارت بهدليل افزايش اختالط در جريوان افزايش مييوابود همچنين در بررسوووي جريان به صوووورت محلي ميزان انتقال حرارت جريان عبوري از بافل بهدليل افزايش اندركنش بين بافل و سوويال افزايش چشوومگيري دارد مشوواهده شوود با كاهش نفوذپذيري بافل از 4 01 تا 6 01 مترمربع بهدليل افزايش افت فشوووار و كاهش انتقال حرارت معيار ارزيابي عملكرد كاهش مييابد با كاهش نفوذپذيري از 6 01 تا 8 01 مترمربع بهدليل افزايش بيشوووتر درصوود انتقال حرارت به افت فشووار ايجاد شووده معيار ارزيابي عملكرد افزايش مييابد در نفوذپذيري 01 01 مترمربع بهدليل افزايش بيشووتر افت فشوار ايجاد شوده معيار ارزيابي عملكرد كاهش چشومگيري دارد همچنين مشواهده شود كه با افزايش دبي جرمي سويال عبوري از سمت پوسته ميزان انتقال حرارت افزايش يافته اما از طرفي افت فشوار افزايش چشومگيري خواهد داشوت براي بهينهسازي مبدل حرارتي با بافل متخلخل اثر بافلكاتهاي مختلف و فاصلهي مختلف بافلها از يكديگر در چند حالت نيز مورد مطالعه قرار گرفته است نتايج نشان ميدهد مبدل حرارتي با بافل متخلخل در ميزان تخلخل 9 0 و نفوذپذيري 4 01 مترمربع با بافل كات 51 درصود و فاصولهي بافلها از يكديگر به مقدار 53 331 ميليمتر بيشترين معيار ارزيابي عملكرد حرارتي را دارا ميباشد كلمات كليدي انتقال حرارت افت فشار مبدل حرارتي پوسته لوله ماده متخلخل بافل متخلخل معيار ارزيابي عملكرد

نادري، شيرين

تحليل عددي جريان سيال و انتقال حرارت و تعيين مشخصات بهينه بافل‌هاي متخلخل در مبدل‌هاي حرارتي پوسته و لوله

انتقال حرارت , افت فشار , مبدل حرارتي پوسته- لوله , ماده متخلخل , بافل متخلخل , معيار ارزيابي عملكرد