بررسی پارامترهای موثر بر راندمان حرارتی در یک کانال متخلخل در شرایط تعادل حرارتی محلی

زمینه و هدف: با بهبود عملکرد مبدل حرارتی، امکان کوچک سازی ابعاد و در نتیجه کاهش هزینه های تولید آن فراهم و این موضوع منجر به کاهش در مصرف سوخت و حفاظت بهتر از محیط زیست می شود. به همین منظور مهندسان روش های متعددی را برای افزایش انتقال حرارت و راندمان حرارتی پیشنهاد نموده اند. نرخ انتقال حرارت جریان آشفته سیال غیرنیوتنی در مبدل حرارتی حاوی محیط متخلخل جزئی به صورت عددی در این تحقیق بررسی شده است. اثر اندیس های مختلف سیال پاورلا و عدد دارسی، روی نرخ انتقال حرارت و راندمان حرارتی جریان آشفته، بررسی و با هم مقایسه شده است.

روش بررسی: مدل مورد نظر در نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی فلوئنت و بر اساس روش حجم محدود شبیه سازی شده است و معادلات جریان و انرژی با مرتبه دو گسسته سازی شده اند.

یافته ها: در این تحقیق که در سال ۱۴۰۰ به انجام رسیده است نتایج به دست آمده به این صورت است: سیال شبه پلاستیک در مقایسه با سیال نیوتنی و دیلاتنت دارای بیشترین نرخ انتقال حرارت و راندمان حرارتی است. بر اساس یافته ها با کاهش عدد دارسی نرخ انتقال حرارت و راندمان حرارتی افزایش می یابد . بررسی اثر مساحت بدون بعد لایه پروس (S) روی عدد ناسلت و راندمان حرارتی در اعداد دارسی مختلف نشان می دهد که در سطح مقطع بدون بعد لایه متخلخل ۹/۰S= ، مقدار عدد ناسلت بیشترین مقدارو در ۷۶/۰S= راندمان حرارتی بیشترین مقدار را دارد.

بحث و نتیجه گیری: ۷۶/۰S= مقدار بهینه ضخامت لایه متخلخل است. بنابراین لایه متخلخل با سطح مقطع بی بعد ۷۶/۰S= ، ^۴-۱۰Da= و سیال شبه پلاستیک برای حصول بیشترین راندمان حرارتی برای این مسئله پیشنهاد می شود.

Keywords:

کانال متخلخل , عدد دارسی , سیال غیرنیوتنی , تعادل حرارتی محلی.