عنوان :
تحليل عددي انتقال حرارت در مبدل حرارتي دولوله‌اي همراه با درج نوار مارپيچ با تعداد پره‌هاي متفاوت
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفده، 100ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
مبدل حرارتي دولوله‌اي , نوار مارپيچ , نسبت پيچش , انتقال حرارت , ضريب عملكرد حرارتي
استاد داور :
احمدرضا سوهانكار اصفهاني، محسن ثقفيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/08/30
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/09/12
چكيده فارسي :
در پروژه عددي حاضر به بررسي انتقال حرارت و ضريب عملكرد حرارتي مبدل حرارتي دولوله‌اي جريان ناهمسو با درج نوار پيچ‌خورده در لوله‌‌ي داخلي مبدل پرداخته شده است. قطر لوله داخلي و خارجي مبدل به‌ترتيب 25.8 و 50.6 ميلي‌متر در نظر گرفته شد. طول هر دولوله مبدل 1500 ميلي‌متر به‌كار برده شد. در اين پژوهش از چهار نوع نوار پيچ‌خورده دو پره، سه پره، چهار پره و پنج پره با سه نسبت پيچش چهار، شش و هشت استفاده شد. سيال كاري مورد استفاده در لوله‌‌ي داخلي و خارجي مبدل آب است. عدد رينولدز سيال در ورودي لوله خارجي مبدل كه آب سرد در آن جريان دارد، در تمام حالت‌هاي مورد بررسي، ثابت و يكسان است اما عدد رينولدز در ورودي لوله داخلي مبدل كه آب گرم در آن جريان دارد در محدوده‌ي 5000 تا 12000 متغير است. دماي آب سرد و آب گرم در ورودي لوله‌هاي مبدل به‌ترتيب 30 و 80 درجه سانتي‌گراد است. در اين پژوهش كه به كمك نرم‌افزار انسيس فلوئنت مورد بررسي قرار گرفت، از مدل توربولانسي كي امگا اس اس تي استفاده شد. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه با كاهش نسبت پيچش نوار مارپيچ عدد ناسلت افزايش مي‌يابد و هرچه تعداد پره‌هاي نوار مارپيچ بيشتر باشد، تغييرات عدد ناسلت در پي تغييرات نسبت پيچش نوار مارپيچ، با افزايش همراه است. كاهش عدد رينولدز سيال در ورودي لوله مبدل، كاهش نسبت پيچش نوار مارپيچ و افزايش تعداد پره‌هاي نوار مارپيچ، افزايش ضريب اصطكاك را در پي دارد. نتايج نشان مي‌دهد كه با كاهش عدد رينولدز سيال در ورودي لوله، با وجود كاهش عدد ناسلت، ضريب عملكرد حرارتي با افزايش همراه است. همچنين با كاهش نسبت پيچش نوار مارپيچ ضريب عملكرد حرارتي افزايش مي‌يابد. بيشترين مقدار عدد ناسلت(افزايش 220 درصدي نسبت به لوله خالي) زماني بدست آمد كه در لوله داخلي مبدل از نوار مارپيچ پنج پره با نسبت پيچش چهار استفاده شد و عدد رينولدز سيال در ورودي لوله داخلي 12000 در نظر گرفته شد. همچنين بيشترين ضريب اصطكاك(افزايش 586 درصدي نسبت به لوله خالي) و ضريب عملكرد حرارتي(2.146) زماني بدست آمد كه در لوله داخلي مبدل از نوار مارپيچ پنج پره با نسبت پيچش چهار استفاده شد و عدد رينولدز سيال در ورودي لوله داخلي 5000 در نظر گرفته شد.
چكيده انگليسي :
In this project heat transfer and Performance evaluation Criteria (PEC) in counter flow double pipe heat exchanger with twisted tapes in the inner pipe is studied. Diameter of inner and outer pipes of heat exchanger are considered to be 25.8 and 50.6 millimeters respectively and the length of both pipes is 1500 millimeters. Furthermore, four different twisted tape with shapes of two-, three-, four- and five-blade tapes with twist ratios of four, six and eight are examined in this project. In addition, water is taken for working fluid flowing through both inner and outer pipes. Cold water flows inside the outer pipe and the inlet Reynolds number remains constant for all cases. By contrast, the inlet Reynold number of inner pipe containing hot water varies between 5000 and 12000. Finally, inlet temperatures of cold and hot water are 30 and 80 respectively. In this project, k-Omega SST model is used and simulation is done in Ansys Fluent software. Results have shown that the Nusselt number increases correspondingly with the decrease in twist ratio of the twisted tape and there will be wider range of variation in the Nusselt number when there are more blades in twisted tape. Moreover, it can be seen that friction factor increases due to fall in inlet Reynolds number of fluid in the heat exchanger pipe or decline in twist ratio or rise in number of the blade of the twisted tape. According to results, despite decrease in Nusselt number, PEC goes up as a result of decrease in Reynolds number. Similarly, smaller twist ratio is associated with improved PEC. Maximum Nusselt number (220% increase compared to the plain tube) is achieve under the condition where twisted tape has five blades, twist ratio is four and inlet Reynolds number of inner pipe is 12000. Furthermore, results indicate that when twisted tape had five blades, twist ratio is four and inlet Reynolds number is 5000 the maximum friction factor (586% increase compared to the plain tube) and maximum PEC (2.146) are achieved.
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي نژاد
استاد داور :
احمدرضا سوهانكار اصفهاني، محسن ثقفيان
