بررسی عددی عملکرد گرمایی و هیدرودینامیکی لوله‌های پره‌دارحلقوی بیضوی در مقایسه با حلقوی دایره‌ای

انتقال گرما و افت فشار سیال در گذر از دسته لوله چهار ردیفی با پره های حلقوی بیضوی در آرایش مثلثی مورد بررسی قرار گرفت. پنج هندسه گوناگون در سه تراکم پره، با گذر سیال در چهار عدد رینولدز گوناگون شبیه‌سازی شد. روشن است که یک دسته از این هندسه‌ها پره‌های دایره‌ای است که حالت ویژه ای از پره‌های بیضوی است که در آن نسبت دو قطر بیضی برابر با یک می‌باشد. مشخص شد که عدد ناسلت در پره های بیضوی در حالت افقی کمترین مقدار و در حالت عمودی بیش ترین مقدار را دارا هستند. همچنین پره های دایرهای افت فشار بیش تری نسبت به پره های بیضی افقی و عمودی دارند و پره های بیضی عمودی نیز که قطر عمودی یکسانی با پره های دایره دارند افت فشار کمتری ایجاد می‌نمایند. باوجود آن که ضریب انتقال گرما در پره‌های افقی کمی کم تر از پره‌های دایره‌ای است، افت فشار در آن‌ها می‌تواند تا حدود 70% کمتر از افت فشار در پره‌های دایره‌ای باشد. محاسبه معیار ارزیابی عملکرد نشان می‌دهد پره‌های دایره‌ای در مقایسه با پره‌های بیضوی از عملکرد بسیار پایین‌تری برخوردار هستند. سرانجام رابطه‌ای برای محاسبه افت فشار و انتقال گرما بر روی پره‌های بیضوی بر مبنای پره‌های دایره‌ای ارایه شد.

numerical investigation of hydrophilic and thermal performance of annular elliptical fin tubes in comparison with annular circulars

in this study, heat transfer and pressure drop through the four-row fin tube bundle with annular elliptical fins in a triangular layout were investigated. five different geometries in three fin densities for four different reynolds numbers were simulated. for circular fins, results are in good agreement with empirical equations in predicting pressure drop and heat transfer. in this regard, the elliptical fins were also examined. it was found that the nusselt numbers in horizontal elliptical fins are the least and in vertical are the highest. it was also found that pressure drop in the circular fins is higher than in horizontal or vertical elliptical fins and the vertical elliptical fins in comparison with circular fins with the same vertical diameter, exert less pressure drop. furthermore, although the heat transfer coefficient in horizontal elliptical fins is slightly less than in circular fins, the pressure drop can be as much as 70%. the performance evaluation criterion shows that the circular fin performance is much lower compared with the elliptical fin. finally, equations are proposed to predict the pressure drop and heat transfer coefficient for elliptical fins relative to circular fins