تعیین نسبت های قطری دارای کمترین تولید آنتروپی در یک مبدل حرارتی حفره ای زمین گرمایی با شبیه سازی عددی جریان سیال و انتقال حرارت

در این مقاله نسبت های قطری که در آن ها تولید آنتروپی کمینه می شود، برای شرایط مختلف در یک مبدل حرارتی زمین گرمایی هم محور به دست آمده است. برای این منظور، انتقال حرارت و جریان آشفته داخل مبدل شبیه سازی شده است. در شبیه سازی جریان آشفته، از مدل SST k-ω استفاده گردیده است. با محاسبه افت فشار در نسبت قطرهای مختلف، کمترین افت فشار و اتلاف اصطکاکی در نسبت قطر 0.7 به دست آمده است. نتایج به دست آمده برای توزیع دمای جریان سیال در راستای عمق نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره درونی، دمای سیال خروجی افزایش می یابد. تولید آنتروپی کل برای نسبت قطر های مختلف و با مقاومت های حرارتی گوناگون دیواره درونی به دست آمده است و تغییرات نسبت قطر، دارای کمترین تولید آنتروپی نسبت به مقاومت حرارتی دیواره درونی ارایه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، نسبت قطری دارای کمترین تولید آنتروپی بزرگتر خواهد بود. از طرف دیگر، کاهش ضریب انتقال حرارت در دیواره بیرونی و افزایش ضریب انتقال حرارت در دیواره میانی نامطلوب است. با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، در نسبت قطرهای بیشتر، این تاثیر نامطلوب در هر دو دیواره کمتر می شود.

Keywords:

حل عددی , مبدل حرارتی زمین گرمایی , تولید آنتروپی , جریان آشفته