بررسی تاثیر زاویه و فاصله گام در انتقال حرارت برای لوله های مارپیچ مخروطی

مطالعه حاضر به بررسی عددی در مورد انتقال حرارت و ویژگی های جریان سیال مبدل حرارتی مارپیچ مخروطی شکل می پردازد. اثرات زاویهمخروطی و فاصله گام در سطح مقطع دایرهای شکل با مساحت ثابت ۱۲۰ میلیمتر مربع بر روی عدد ناسلت و ضریب اصطکاک با استفاده ازدینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. توابع استاندارد آشفته k-Ɛ استفاده شد و دمای دیواره ثابت ۳۹۸k و آب بادمای ۲۹۳K به عنوان سیال مورد بررسی قرار گرفت. لوله های مارپیچ مخروطی با زاویه مخروطی ۱۰ ، ۳۰ و ۵۰ درجه و با طول گام ۱۵ ، ۳۰ و ۴۵میلی متر برای محدوده رینولدز ۱۵۰۰ تا ۵۵۰۰ مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه وتحلیل نشان می دهد که ناسلت و ضریب اصطکاک تابع نرخ جریان،نسبت انحنا و زاویه مخروطی شکل هستند. با افزایش زاویه مخروطی مقدار عدد ناسلت و ضریب اصطکاک افزایش می یابند و با افزایش طول گامعدد ناسلت و ضریب اصطکاک کاهش پیدا می کنند. نتایج نشان می دهند که زاویه مخروط اثر قابل توجهی روی انتقال حرارت لوله مارپیچ مخروطیدارد به این صورت که با افزایش انحنا نیروی گریز از مرکز نیز افزایش می یابد که این امر باعث افزایش آشفتگی جریان داخل لوله می گردد و جریانثانویه لایه مرزی را می شکند و در نهایت انتقال حرارت افزایش می یابد.

Keywords:

مارپیچ مخروطی , جریان ثانویه , دینامیک سیالات محاسباتی , عدد ناسلت , ضریب اصطکاک