مطالعه عددی تاثیر شکل مقطع و محل یک استوانه بر میدان جریان وانتقال حرارت در یک مجرای دوبعدی از یک مبدل حرارتی

مطالعه اثر استوانه در معرض جریان سیال و انتقال حرارت مبنای بهبود طراحی و ساخت تجهیزاتی است که از استوانه به عنوان جزئی برای ایجاد انتقال حرارت با مکانیزم جابجایی استفاده میکنند. کاربرد فراوان مبدل - های حرارتی در صنعت لزوم مطالعه گسترده در این زمینه را نمایان میسازد. استوانه هایی با سطح مقطع دایروی، بیضوی، مربعی، مستطیلی، مثلثی و دوکی شکل در اعداد رینولدز پایین مطالعه شدهاند. انتخاب ابعاد لوله های استوانه ای به نحوی است که سطح مؤثر انتقال حرارت برای همه لوله های استوانه ای برابر باشد که این امر باعث ایجاد نسبت انسداد مختلفی برای استوان هها شده است. برای مقایسه عملکرد هیدرودینامیکی و حرارتی استوانه ها ضریب درگ و عدد ناسلت متوسط سطحی در رینولدزهای مختلف مقایسه شدهاند. علاوه بر شکل سطح مقطع، محل قرارگیری استوانه در مجرا و خارج از مرکز بودن آن بررسی شده است. مشاهده شده است که با افزایش عدد رینولدز ناحیه گردابی پشت استوانه بزرگتر میشود و نفوذ بیشتری به جریان پایین دست رخ میدهد. ضریب درگ برای همه استوانه ها با افزایش رینولدز کاهش مییابد. الگوی کلی توزیع دما اطراف استوانههای با سطح صاف و استوان ههای گوشهدار با هم متفاوت است. اما با افزایش عدد رینولدز خطوط همدما اطراف استوانه ها فشردهتر میشود و انتقال حرارت افزایش مییابد. همچنین مشاهده شده است که استوانه های با نسبت انسداد بیشتر نسبت به استوانههای دیگر ناسلت متوسط بالاتری دارند. با افزایش رینولدز ورودی مقادیر ناسلت موضعی روی سطح همه استوانهها افزایش م ییابد و برای در هر سه وضعیت قرارگیری، عملکرد حرارتی-هیدرودینامیکی به شدت افزایش مییابد. استوانههایی با سطح مقطع دوکی، مستطیلی و بیضوی بهترین عملکرد حرارتی - هیدرودینامیکی را دارند.

Keywords:

مطالعه عددی , مبدل حرارتی , مجرای دوبعدی , استوانه , خارج از مرکز