Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
2
1
gregorian
2016
5
1
16
3
online
1
fulltext
fa
مطالعه عددی انتقال حرارت درون مبدل حرارتی دولولهای آکنده از ماده متخلخل برای جریان سیال مغشوش
Numerical study of heat transfer in double-tube heat exchanger filled with porous material in a turbulent fluid flow
در مطالعه حاضر، انتقال حرارت درون یک مبدل حرارتی دولوله‏ای آکنده از ماده متخلخل فلزی بررسی شده ‏است. بر خلاف اکثر مطالعات پیشین موجود در این زمینه، جریان سیال درون لوله‏های مبدل حرارتی مغشوش در نظر گرفته شده است که با شرایط عملکردی واقعی این مبدل ها در صنعت تطابق بیشتری دارد. معادلات جریان سیال و انتقال حرارت با استفاده از روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم سیمپل بر روی یک شبکه هم مکان گسسته شده‏اند. معادلات گسسته شده با نوشتن یک برنامه عددی در زبان فرترن حل گردیده و و تاثیر مشخصات ماده متخلخل و رینولدز جریان سیال بر روی انتقال حرارت در مبدل حرارتی دولولهای مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس نتایج و با بررسی مقدار تخلخل در محدودهی 0.8 تا 0.95، قطر حفره ماده متخلخل از 1 تا 6 میلیمتر و جنسهای مختلف ماده متخلخل مشاهده میشود که کاهش مقدار تخلخل، افزایش قطر حفره و استفاده ماده متخلخل از جنس مس (با ضریب هدایت حرارتی بالا)، انتقال حرارت را افزایش میدهد. در بهترین حالت ضریب انتقال حرارت کلی مبدل حرارتی دولولهای تا 7 برابر بهبود مییابد. همچنین نتایج نشان میدهد با تغییر عدد رینولدز جریان مغشوش از 10000 تا 80000 نسبت بهبود انتقال حرارت در مبدل حرارتی تغییر چندانی ندارد. معیار ارزیابی عملکرد که اثرات همزمان افت توان پمپ و توان حرارتی را بررسی میکند نیز نشان میدهد که سهم اتلاف توان پمپ در اثر استفاده از ماده متخلخل بالاست و برای کاهش آن میتوان قطر حفره ماده متخلخل را افزایش داد.
In present study, heat transfer in double-tube heat exchanger filled with metal porous material has been investigated. In contrast to the most of previous studies, fluid flow is considered turbulent in heat exchanger which is in a good agreement with the practical performance of these exchangers in the industry. Fluid flow and heat transfer equations have been discretized on a collocated grid by the means of finite volume method with simple algorithm. Discretized equations are solved with a numerical program in FORTRAN language in order to study the effect of porous material parameters and Reynolds of fluid flow on the heat transfer in double-tube heat exchanger. According to the results and analysis of porosity in the range of 0.8 to 0.95 as well as pore diameter of 1 mm up to 6 mm and diverse types of porous material, it is observed that the decrease in porosity, the increase in pore diameter and use of copper porous material (with high heat conduction coefficient), increase heat transfer. In the best case, overall heat transfer coefficient enhances up to 7 times. Moreover, the results reveal that the heat transfer enhancement ratio have no distinct difference with changing Reynolds number of turbulent flow in the range of 10000 to 80000. Performance evaluation criteria, which investigate the effects of pump lost power and thermal power, depicts that with using porous material the value of the pump lost power is of major importance which can be decrease by increasing the porous pore diameter.
انتقال حرارت,جریان مغشوش,ماده متخلخل,مبدل حرارتی دولولهای,معیار ارزیابی عملکرد
Heat Transfer,Turbulent Flow,Porous Material,Double-tube Heat Exchanger,Performance Evaluation Criteria
173
184
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-1957&slc_lang=fa&sid=15
Alireza
Jamarani
علیرضا
جمارانی
100319475328460059710
100319475328460059710
No
دانشگاه تربیت مدرس
Mehdi
Maerefat
مهدی
معرفت
100319475328460055149
100319475328460055149
Yes
هیئت علمی دانشگاه تربیت مدرس
Majid
Eshagh Nimvari
مجید
اسحق نیموری
100319475328460059763
100319475328460059763
No
هیئت علمی دانشگاه فناوری های نوین آمل