مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهبود عملکرد مبدل حرارتی لوله در لوله در آب شیرین‌کن تراکم بخار و ارایه رابطه نیمه تجربی عدد ناسلت

نویسندگان
1 دانشجو دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشیار دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی
چکیده
شیرین‌سازی آب به روش تراکم بخار یکی از روش‌های موثر در مقیاس کوچک می‌باشد. این نوع آب شیرین‌کن‌ دارای دو جریان خروجی گرم است. از این جریان‌ها در یک مبدل حرارتی برای پیش‌گرم نمودن آب تغذیه ورودی استفاده می‌شود. در این پژوهش مبدل حرارتی لوله در لوله به عنوان پیش‌گرم‌کن حرارتی با تعداد لوله‌های داخلی متفاوت، طراحی و ساخته شد. این مبدل شامل تعدادی لوله داخلی است، هر یک از لوله‌ها مسیری جداگانه برای یک جریان گرم است. آزمایش ها برای مبدل با یک، دو و سه لوله داخلی انجام شد. میزان دبی 30 تا 120 لیتر در ساعت در لوله بیرونی و 20 تا 90 لیتر در ساعت در لوله‌های داخلی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد با افزایش تعداد لوله‌های داخلی از یک به سه، ضریب انتقال حرارت 29 درصد افزایش می‌یابد. اما کاهش قطر هیدرولیکی معادل لوله بیرونی به میزان 38.4 درصد ، موجب شد، ناسلت میانگین 22 درصد کاهش یابد. برای تعیین تعداد لوله داخلی معیار ضریب بی‌بعد بهبود عملکرد به صورت نسبت تغییرات نرخ انتقال حرارت به توان لازم برای پمپاژ جریان تعریف شد. بررسی عملکرد مبدل نشان داد که افزایش تعداد لوله‌های داخلی از 1 به 2 موجب بهبود عملکرد می‌شود. اما در افزایش تعداد لوله‌های داخلی از 2 به 3 تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر عملکرد مبدل مشاهده نمی‌شود .در پایان یک رابطه نیمه تجربی برای عدد ناسلت میانگین در مبدل با دو لوله داخلی که بهترین گزینه برای استفاده در آب شیرین‌کن، در این محدوده از دبی می‌باشد، ارایه گردید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Performance enhancement of tube-in-tube heat exchanger utilized in mechanical vapor compression system along with its semi-empirical Nusselt number

نویسندگان English

Seyed Mostafa khodashenas 1
Mahsa Hajialibabaie 1
Ali Keshavarz Valian 2
چکیده English

Vapor compression is an effective method of desalination in a small scale system. Such system has two hot outlet flows. These flows are used to preheat the feedwater. In this research, tube-in-tube heat exchanger with different number of inner tubes was designed and constructed as preheater. This heat exchanger contains many inner tubes where each tube is a separate inner flow line for hot flow. Heat exchanger was tested with one, two and three inner tubes. Volumetric flow rates varried from 30 to 120 lit/hr in annulus and 20 to 90 lit/hr for inner tubes respectively. The results showed that by changing number of inner tubes from 1 to 3, heat transfer increased 29%. However, 38.4% decrease in equivalent hydraulic diameter led to 22% drop in average nusselt number. Afterward, a dimensionless coefficient of performance enhancement, defined as the ratio of heat transfer rate variation and the required pumping power, used to determine number of inner tubes. The results implied that heat exchanger performance improved by increasing the number of inner tubes from 1 to 2. But there is no significant improvement when number of inner tubes changes from 2 to 3. Finally, a semi-emperical equation is presented for determination of Nusselt number in a heat exchanger with two inner tubes. This study indicated that this type of heat exchanger has the best performance for the system within the tested range.

کلیدواژه‌ها English

tube-tube heat exchanger
Vapor compression
Desalination system
Heat Transfer Coefficient