بهینه سازی هندسه لوله ها به منظور افزایش نرخ انتقال حرارت در جریان های داخلی

افزایش نرخ انتقال حرارت، یکی از مهمترین پارامترها در طراحی مبدل های حرارتی می باشد. در این مقاله با تغییر هندسه لوله های انتقال سیال، پارامتر بی بعد ناسلت محاسبه شده است. هندسه در نظر گرفته شده، یک لوله به قطر 60mm بوده که دیواره آن به عنوان مرز شار حرارتی ثابت با مقدار q=750Wm-2 مدلسازی شده است. بررسی مسئله براساس حل عددی پایا بوده است. بدین منظور با گسسته سازی هندسه 3بعدی به حجم کنترل های کوچک، معادلات حاکم بر مسئله (پایستگی جرم، مومنتوم و انرژی) به صورت دسته معادلات خطی حل گردیده است. در گسسته سازی معادلات از روش های تفاوت مرکزی و بادسوی مرتبه دوم استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که وجود ریبلت های مثلثی منجر به تشکیل جریان های گردابه ای در نزدیکی دیواره و در نتیجه افزایش مقدار انتقال حرارت خواهد شد. نتایج حل عددی بیان می کند که با ایجاد ریبلت های مثلثی در بدنه خط لوله، مقدار ناسلت متوسط در حدود 22/2 بوده است. در این مسئله مقدار افت فشار در واحد طول لوله نسبت به لوله صاف افزایش داشته و مقدار آن به 4/53Pa.m-1 می رسد.

Keywords:

حل عددی , عدد ناسلت , جریان داخل لوله , جریان آشفته , ریبلت مثلثی