بهینه سازی مهندسی مبدل حرارتی لاملا

هدف از این پژوهش بهینه سازی مبدل حرارتی لاملای مدل یا به عبارتی دست یافتن به بهترین چیدمان مجراهای عبوری سیال برای بدست آوردن حداکثر ضریب انتقال حرارت کل و در نتیجه بیشترین انتقال حرارت به ازای کمترین افت فشار در مبدل حرارتی لاملای مدل می باشد. در این پژوهش بهینه سازی مبدل های حرارتی لاملا با استفاده از یک نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده است. در ابتدا مبدل حرارتی لاملا به صورت یک استوانه با شعاع نیم متر و طول چهار متر ترسیم شده و سپس صفحاتی با ضخامت یک میلی متر در فواصل مختلف درون آن قرار داده شده است و پارامترهای مختلف موثر در عملکرد آنها از جمله افت فشار، نرخ انتقال حرارت کل، ضریب اصطکاک، ضریب ارزیابی عملکرد مبدل حرارتی محاسبه و تغییرات آنها بررسی شده است. محاسبات نشان می دهند که با افزایش قطر هیدرولیکی ضریب اصطکاک، نرخ انتقال حرارت کل و افت فشار کاهش می یابند. عدد ناسلت به عنوان پارامتری مهم در نرخ انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته و نمودار تغییرات آن بر حسب قطر هیدرولیکی رسم شده است. نمودار رسم شده نشان می دهد که تغییرات عدد ناسلت بر حسب قطر هیدرولیکی به صورت سهمی شکل می باشد. این پژوهش با جریان سیال آب و رژیم آشفته جریان و با مدل آشفتگی - k حل شده و نتایج بدست آمده در هر قسمت با منابع مختلف از جمله کتاب های انتقال حرارت کیز، بیژن و اینکروپرا) مقایسه شده است. مقایسه بین نتایج با منابع مختلف مطابقت کامل بین آنها را نشان می دهد. از سویی دیگر مقایسه نتایج بدست آمده نشان می دهد که در فاصله بهینه بین صفحات مبدل حرارتی، میزان نرخ انتقال حرارت کل و میزان افت فشار را بصورت بهینه می توان داشت.

Keywords:

مبدل حرارتی لاملا , جریان آشفته , ترخ انتقال حرارت , ضریب اصطکاک