پديد آورنده :
ترابي، مهدي
عنوان :
شبيه‌سازي عددي و تحليل تبادل گرماي جابجايي و تشعشعي بين گازهاي داغ و دسته‌لوله‌ها
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 88ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي نژاد
استاد مشاور :
محسن دوازده امامي
توصيفگر ها :
دسته لوله , آرايش مستطيلي , تشعشع , محصولات احتراق با دماي بالا , گام عرضي و طولي متفاوت
استاد داور :
محمدرضا سليم پور، احمد سوهانكار
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/08/26
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/01
چكيده فارسي :
يكي از مبدل‌هايي كه در صنعت براي پيش‌گرم كردن هوا استفاده مي‌شود، ركوپراتورها هستند. مكانيزم اصلي انتقال حرارت در ركوپراتورها جابجايي بوده و جريان سيال كه عمدتا محصولات گازي ناشي از احتراق سوخت هستند، از روي دسته‌لوله‌هاي واقع در ركوپراتور عبور مي¬كند. دردماي بالا، علاوه بر مكانيزم انتقال حرارت جابجايي، انتقال حرارت تشعشعي نيز اهميت ويژه‌اي پيدا مي‌كند. به همين دليل در اين مطالعه، با استفاده از نرم¬افزار انسيس به شبيه‌سازي انتقال حرارت جابجايي و تشعشعي در ركوپراتورها در دوحالت دوبعدي و سه¬بعدي پرداخته مي‌شود. جريان عبوري از روي دسته¬لوله، از محصولات احتراق ناشي از گاز طبيعي تشكيل شده و محدوده اعداد رينولدز بين 2000 و 105 درنظر گرفته مي¬شود. در ابتدا فقط مكانيزم انتقال حرارت جابجايي در نظر گرفته شده و در دماي بالا شبيه‌سازي انجام مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه در دماهاي بالاتر از 800 كلوين، ضريب انتقال حرارت جابجايي بيشتر از 30 درصد با رابطه زوكاسكاس اختلاف دارد. پس از آن مكانيزم انتقال حرارت تشعشعي و جابجايي به طور همزمان درنظر گرفته شده و شبيه‌سازي انجام مي‌شود. در اين حالت نرخ تبادل گرماي تشعشعي به دست آمده با روابط تجربي موجود مانند رابطه هاتل در حدود 35 درصد اختلاف دارد، زيرا رابطه هاتل، شار تشعشعي وارد بر هر لوله را به صورت يكنواخت درنظر مي‌گيرد. در حالي كه در واقعيت لوله¬هاي رديف اول و دوم تشعشع بيشتري را دريافت مي‌كنند. با تغيير پارامترهاي موثر بر حل مساله مانند عدد رينولدز و گام¬هاي عرضي و طولي دسته‌لوله، روابطي براي ضرايب انتقال حرارت جابجايي و تشعشعي به دست مي‌آيد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه ضريب انتقال حرارت كل با افزايش گام طولي و عرضي، به ترتيب افزايش و كاهش مي‌يابد. در انتها روابط برازش شده با داده‌هاي مبدل پيش‌گرم¬كن هواي يك واحد صنعتي اعتبارسنجي شده و نتايج نشان مي‌دهد كه ضريب انتقال حرارت كلي خارج دسته‌لوله¬ها در حالت طراحي تنها 7 درصد با ضريب انتقال حرارت به دست آمده از روابط برازش شده تفاوت دارد. درحالي كه روابط تجربي خطاي در حدود 30 درصد را نشان مي‌دهد.
چكيده انگليسي :
Recuperator is one of the simplest geometries that is widely used for heat transfer applications. In the recent years, cross-flow heat exchangers with different tube arrangements have been receiving increased attention. In this study, A computational fluid dynamics (CFD) model is developed to investigate combined convective and radiative heat transfer from tube bank in cross flow under isothermal boundary condition. Radiation plays an important role in tube¬ banks where flue gas temperature is high. A simplified geometry consists of 20 tubes with in-line arrangement is developed for the analysis. Simulation has been done using Ansys CFX software in turbulant flow. The results indicates that convective heat transfer coefficient reduced 30% from the prediction by a well-known correlation by Zukauskas as the flue gas temperature exceeds 800k. Also radiation heat flux calculated from simulation is 35% lower than the radiation heat flux obtained from Hottel correlation. The results show that the increase of flue gas temperature and tube pitches increases the radiation heat transfer coefficient. By analyzing the results, it is found that for a wide range of parameters including flue gas temperature, longitidunal pitch, transverse pitch and Reynolds number, convective and radiative heat transfer coefficients can be estimated by analytical correlations.
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي نژاد
استاد مشاور :
محسن دوازده امامي
استاد داور :
محمدرضا سليم پور، احمد سوهانكار
