بررسی تجربی و عددی مبدل حرارتی دولوله ای هم مرکز

در این مطالعه انتقال حرارت در مبدل دو لوله ای هم مرکز آب به آب، تحت اثر رژیم های مختلف از سیال عامل (جریان آشفته - آرام) مورد بررسی قرار گرفته است. دستگاه شامل دو مخزن آب گرم و آب سرد است که آب گرم مورد نیاز توسط دو هیتر (هیتر پیش گرم کن و هیتر اصلی ) تامین می شود و هم چنین دبی آب گرم و آب سرد توسط فلومتر (روتامتر) تنظیم شده و آب گرم در لوله ی داخلی (مرکزی) و آب سرد در لوله ی بیرونی (خارجی) جریان دارد و سپس این چرخه به صورت پیوسته تکرار می شود. همچنین در این راستا شبیه سازی عددی توسط نرم افزار انسیس- فلوئنت انجام می گیرد و با تغییر جهت جریان آب سرد جریان هم سو و یا جریان نا هم سو بوجود می آید و با تغییر اندازه دبی سیال جریان آرام و یا جریان آشفته بو جود می آید و بازده دستگاه را در این حالت مورد بررسی قرار گرفته است. در بخشی دیگر با استفاده از روش عددی اثر استفاده از لوله مارپیچ مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان می دهد که ضریب انتقال حرارت در حالتی که جریان مخالف وآب گرم و سرد هر دو مغشوش باشند و راندمان حرارتی مبدل در حالتی که جریان مخالف و آب گرم آرام و آب سرد مغشوش باشد حداکثر است. با توجه به نتایج به دست آمده در مبدل با لوله ساده با تغییر رژیم جریان از آرام به آشفته انتقال حرارت و افت فشار افزایش پیدا می کند. این افزایش بسته به رژیم جریان سمت لوله نتایج مختلفی دارد. بیشترین افزایش انتقال حرارت در حالت جریان سمت سرد مغشوش بوده است و به میزان 9/2 برابر افزایش پیدا کرد. در بخشی دیگر به بررسی استفاده از لوله مارپیچ درداخل به جای لوله ساده پرداخته شد. با توجه به نتایج ارائه شده در این بخش استفاده از لوله مارپیچ در تمامی مدلها با افزایش انتقال حرارت همراه بود ولی بیشترین انتقال حرارت در حالتی رخ داده که جریان سمت پوسته (سرد) و سمت لوله (گرم) مغشوش بوده است.

Keywords:

مبدل حرارتی , جریان آرام و آشفته , انتقال حرارت , فلوئنت , مطالعه عددی و تجربی