بررسی انتقال حرارت گذرا در مبدل حرارتی گمانه با شبیه سازی عددی

در این مقاله عملکرد حرارتی مبدل حرارتی گمانه هم محور در مدت زمان تزریق حرارت به زمین مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، شبیه سازی جریان سیال و انتقال حرارت در حالت گذرا با استفاده از روش عددی حجم محدود انجام شده است. با توجه به آشفته بودن جریان، برای شبیه سازی آن از مدل آشفتگی e-SST k استفاده شده است. اعتبار شبیه سازی عددی، با مقایسه نتایج آن با داده های تجربی موجود نشان داده شده است. نتایج توزیع دمای سیال و زمین نشان می دهد که با افزایش زمان بی بعد *t مقاومت حرارتی زمین بیشتر شده و دمای خروجی افزایش می یابد. علاوه بر این، نتایج بدست آمده نشان می دهد که عدد ناسلت مبدل حرارتی یک عدد ثابت نیست و با افزایش *t، مقدار آن افزایش می یابد. البته این افزایش عدد ناسلت در یک *t مشخصی متوقف می شود، به طوری که عدد ناسلت در *tهای 3 / 526و 9 / 66 باهم برابر هستند. همچنین نتایج نشان می دهد، نه تنها عدد ناسلت نسبت به زمان ثابت نیست بلکه در طول مبدل حرارتی گمانه نیز تغییر می کند. تغییرات عدد ناسلت در طول مبدل حرارتی گمانه نشان می دهد که جریان به طور کامل به توسعه یافتگی حرارتی نرسیده است.

Keywords:

شبیه سازی عددی , مبدل حرارتی گمانه , جریان آشفته , حل گذراء , عددناسلت متغیر