مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی و تجربی عملکرد اینترکولر خودرو تحت شرایط نایکنواختی سرعت و دمای هوای ورودی به آن

نویسندگان
1 تبدیل انرژی، دانشکدۀ مکانیک و هوا فضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، ایران
2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر
3 دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان
چکیده
این مقاله به بررسی و مقایسۀ عملکرد اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه در شرایط مختلف کاری (نایکنواختی سرعت و نایکنواختی دمای هوای ورودی جلوی خودرو همراه با تأثیر رادیاتور) جهت بهینه‌سازی چیدمان اینترکولر در سیستم خنک‌کاری می‌پردازد. یک مدل دو بعدی برای مبدل‌های فین-لوله (اینترکولر فین-لوله و رادیاتور) و یک مدل سه بعدی برای اینترکولر فین-صفحه، به کمک روش تعداد واحدهای انتقال، توسعه داده شدند. مدل فین-لوله به روش تست تونل باد و مدل فین-صفحه با داده‌های موجود در نشریات معتبر اعتبار سنجی شدند. نتایج نشان دادند که عملکرد اینترکولر فین-صفحه حداقل 6.5% بهتر از اینترکولر فین-لوله است. با دوبرابر شدن نسبت منظر میزان افزایش انتقال حرارت برای اینترکولر فین-صفحه و فین-لوله به ترتیب 1.5%و 5% است. افزایش نایکنواختی سرعت به میزان 0.8 باعث کاهش عملکرد اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه به ترتیب به میزان 13.8% و 19.6% می‌شود. این میزان کاهش عملکرد، میزان بیشینه‌ایست که در چیدمان اینترکولر در کنار چرخ‌ها و بالای سر موتور ایجاد می‌شود. با افزودن رادیاتور به سیستم، و ایجاد مانع، برای اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه عملکرد حرارتی به ترتیب حدود 4.5% و 2.4% تضعیف می‌شود در حالیکه تغییر مکان مانع اثری بر عملکرد اینترکولرها نمی‌گذارد. وجود سپر و موانع دیگر در جلوی خودرو باعث ایجاد چنین تأثیری بر اینترکولر خواهد شد. افت فشار اینترکولر فین-لوله 37.5% کمتر از اینترکولر فین-صفحه است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental and numerical investigation of car intercooler at non-uniformity of velocity and temperature conditions

نویسندگان English

Mohammad Sadegh Bordbar 1
ali shayegh 2
Mohsen Agha Seyed Mirzabozorg 3
1 Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Maleke-ashtar University of Technology, Shahinshahr, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
3 Facility of Mechanical and Aerospace Engineering, Maleke Ashtar University of Technology, Shahinshahr
چکیده English

This article was carried out to investigate and compare fin-tube and plate-fin intercooler at different conditions (non-uniformity of velocity and non-uniformity of temperature of car inlet air with radiator effects) to optimize intercooler layout in cooling system. A tow-dimensional code for fin-tube heat exchangers (fin-tube intercooler and radiator) and a three-dimensional code for plate-fin intercooler were developed by ε-NTU method. Fin-tube model was validated with experimental tunnel test data and plate fin was validated by available data at literature. Results showed that plate-fin performance at least 6.25% better than fin-tube intercooler. Doubling the aspect ratio caused 1.5% and 5% increase of plate-fin and fin-tube intercooler heat transfer respectively. When non-uniformity of velocity increases to 0.8, heat transfer decreases 13.8% and 19.6% for fin-tube and plate-fin intercooler respectively. This reduction in performance is the maximum value that is produced in planting intercooler along the wheels and above the engine. Applying radiator in system and planting block result in approximately 4.5% and 2.4% impairing performance of fin-tube and plate-fin intercooler respectively while changing position of block dose not effect on intercooler performance. The presence of shields and other obstacles in front of the car will create such an impact on the intercooler. Pressure drop of fin-tube intercooler 37.5% lower than plate-fin intercooler.

کلیدواژه‌ها English

Intercooler
Fin-tube
Plate-Fin
Radiator
Heat Exchanger
[1] A. M. Dehkordi and A. Ahmadi Nodoshan, The Effect of Constructural Important parameters on Optimization of Rate of Heat Transfer in Heat Exchanger Developed Layers, Modares Mechanical Engineering, vol. 16, no. 1, pp. 173–180, 2016. (in Persianفارسی )
[2] H. Zare, S. Banooni, and A. Ghanbarzadeh, Optimal Design of Plate-Fin Heat Exchangers by a Bees Algorithm, Modares Mechanical Engineering, vol. 12, no. 5, pp. 22–29, 2012. (in Persianفارسی )
[3] H. Shokohmand, S. Mahjoub, and M. R. Salimpour, Optimal Architecture Design of Circular Finned Tube using Constructal Theory, Modares Mechanical Engineering, vol. 16, no. 1, pp. 317–323, 2016. (in Persianفارسی )
[4] M. A. S. Mirzabozorg, S. Kheradmand, and A. Roueini, A C-programming code for selecting the optimum turbocharged propulsion system for UAV’s, Modares Mechanical Engineering, vol. 18, no. 1, pp. 39–50, 2017. (in Persianفارسی )
[5] G. Sadegh, S. Kheradmand, A mostofizadeh, and R. Seyfi, Investigation of Air Intercooler at Diesel Marin Engines, 4th International Conference on Internal Combustion Engines and Oil, Tehran, Iran, 2013. (in Persianفارسی )
[6] G. Sadegh, S. Kheradmand, A mostofizadeh, and R. Seyfi, Simulation and Numerical Investigation of planting plates in Air Compressor Intercoolers, 9th International Conference on Heat Exchangers, Tehran, Iran, 2013. (in Persianفارسی )
[7] P. G. Bhat, S. Thipse, N. V Marathe, and N. V Pawar, Virtual Approach of Up Gradation of a Two Cylinder Naturally Aspirated Diesel Engine to Turbocharged Intercooled Configuration for Meeting Stringent Emission Limits, SAE Technical Paper, 2016.
[8] P. A. Bromnick, R. J. Pearson, and D. E. Winterbone, Intercooler model for unsteady flows in engine manifolds, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, vol. 212, no. 2, pp. 119–132, 1998.
[9] R. Ranjan, L. Brahmasani, and P. Khan, Development of an Efficient Power Train Cooling System with Effective Utilization of Front End Opening for a Utility Vehicle, SAE Technical Paper, 2016.
[10] N. J. A. Thorne, S. J. Charlton, S. A. MacGregor, and A. R. Hughes, Computational and Experimental Investigation of Airflow Through a Vehicle Intercooler Duct, SAE Technical Paper, 1993.
[11] S. Kakac, H. Liu, and A. Pramuanjaroenkij, Heat exchangers: selection, rating, and thermal design. CRC press, 2012.
[12] Y.-J. Chang and C.-C. Wang, A generalized heat transfer correlation for Iouver fin geometry, International Journal of heat and mass transfer, vol. 40, no. 3, pp. 533–544, 1997.
[13] Y.-J. Chang, W.-J. Chang, M.-C. Li, and C.-C. Wang, An amendment of the generalized friction correlation for louver fin geometry, International Journal of heat and mass transfer, vol. 49, no. 21, pp. 4250–4253, 2006.
[14] C.-C. Wang, R. L. Webb, and K.-Y. Chi, Data reduction for air-side performance of fin-and-tube heat exchangers, Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 21, no. 4, pp. 218–226, 2000.
[15] E. Y. Ng, P. W. Johnson, and S. Watkins, An analytical study on heat transfer performance of radiators with non-uniform airflow distribution, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, vol. 219, no. 12, pp. 1451–1467, 2005.
[16] A. Hribernik and J. J. Moskwa, Transient response of a cross-flow charge air intercooler and its influence on engine operation, Transacations-American Society of Mechanical Engineers Journal of Dynamic Systems Measurement and Control, vol. 122, no. 3, pp. 483–489, 2000.
[17] A. R. Wieting, Empirical correlations for heat transfer and flow friction characteristics of rectangular offset-fin plate-fin heat exchangers, Journal of Heat transfer, vol. 97, no. 3, pp. 488–490, 1975.