تحلیل عددی انتقال حرارت در مبدل حرارتی دوراهه با شار ثابت گرما

در این پژوهش مبدل حرارتی یکراهه با شرط مرزی شار ثابت گرما، با مبدل حرارتی دوراهه با شار ثابت گرما با نظام جریان آرام در هندسههای مختلف و همچنین شرایط مختلف جریان در دبیهای مختلف، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتهاند. این پژوهش به روش عددی و توسط نرم افزار ANSYS Fluent انجام گرفته است. این مساله در هندسههای مختلف یعنی مکان نسبی قرار گرفتن صفحهی جدا کننده و برای اعداد گراتز مختلف مورد بررسی قرار گرفته، و نتایج با هم مقایسه شدهاند. آثارناحیه انتهایی و جدایش جریان در این قسمت، بر انتقال حرارت و هیدرودینامیک جریان مورد بررسی قرار گرفته و بهبود انتقال حرارت و افزایش افت فشار در مبدل دوراهه با حالت یکراهه مقایسه شده است. از مقایسهی این نتایج دیده میشود که گرچه مبدل دوراهه همواره افت فشار بیشتری ایجاد میکند، اما در اعداد گراتز بزرگ و دبیهای جریان زیاد مجرای دوراهه عملکرد بهتری در انتقال حرارت دارد. در حالی که در اعداد گراتز پایین و دبیهای کم جریان، مبدل حرارتی یکراهه عملکرد بهتری در انتقال حرارت دارد. این رفتار به دلیل نقش برجسته انتقال حرارت از صفحهی جدا کننده در دبیهای پایین رخ داده و عملکرد مبدل را تحت تاثیر قرار میدهد. لذا استفاده از مبدلهای دوراهه در دبیهای بالای جریان و استفاده از مبدل- های یکراهه در دبیهای پایین مناسبتر و مقرون به صرفهتر است. از طرفی در مبدل دوراهه مکان صفحهی جدا کننده بر عملکرد مبدل تاثیر زیادی دارد. استفاده از صفحه جدا کننده نزدیک به مجرای ورودی باعث کاهش بیشینه و میانگین دمای سطوح انتقال حرارت شده و هنگامی که هدف کاهش دمای سطوح انتقال حرارت و افزایش ضریب انتقال حرارت است، می- توان از این خاصیت استفاده کرد.

Keywords:

مبدل حرارتی دوراهه , مساله گراتز , صفحه جدا کننده , شار ثابت گرما