|
|
|
|
بررسی اهمیت سازو کار مهاجرت گرمایی در مبدل های حرارتی اسفنجی با استفاده از شبیه سازی
|
|
|
|
|
|
|
|
نویسنده
|
پوررضایی محمدحسن ,ملایری محمدرضا
|
|
منبع
|
مهندسي مكانيك شريف - 1399 - دوره : 36-3 - شماره : 2 - صفحه:51 -60
|
|
چکیده
|
مبدل‌های حرارتی با ساختار اسفنج فلزی مزیت‌های بالقوه فراوان دارند اما، مهم‌ترین چالش این‌گونه مبدل‌ها تشکیل رسوب ذره‌یی بر اثر سازوکار مهاجرت گرمایی (ترموفورسیس) است. در این مطالعه عملکرد ترموهیدرولیکی مبدل حرارتی اسفنجی در حالت تمیز، تحت شرایط جابه‌جایی اجباری، گرادیان دمایی و سرعت‌های گوناگون، به‌منظور بررسی وجود یا عدم وجود سازوکار مهاجرت گرمایی، با کمک مدل‌سازی عددی شبیه‌سازی و با داده‌های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که اختلاف دمای فاز سیال و جامد در ضخامت‌های مختلف اسفنج ناچیز است. بر این مبنا و با توجه به این که بیشینه نیروی محرکه‌ی سازوکار مهاجرت گرمایی در حالت تمیز مبدل وجود دارد، می‌توان گفت که به دلیل تعادل گرمایی بین فاز سیال و جامد، اختلاف دما بین دو فاز ناچیز بوده و در نتیجه در مبدل دارای ساختار اسفنج آلومینیومی، سازوکار مهاجرت گرمایی نقشی در رسوب ریزذرات روی سطوح الیاف تحت شرایط جابه‌جایی اجباری ندارد.
|
|
کلیدواژه
|
مبدل حرارتی، اسفنج فلزی، شبیه‌سازی عددی، فلوئنت، مهاجرت گرمایی، تشکیل رسوب
|
|
آدرس
|
دانشگاه شیراز, دانشکده ی مهندسی شیمی, ایران, دانشگاه شیراز, دانشکده ی مهندسی شیمی, ایران
|
|
پست الکترونیکی
|
malayeri@shirazu.ac.ir
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
INVESTIGATION OF THERMOPHORESIS IMPACT ON FOAMED HEAT EXCHANGERS USING SIMULATION
|
|
|
|
|
Authors
|
Pourrezaei M.H. ,Malayeri M.R.
|
|
Abstract
|
Concerns about emissions and desire for their reduction have resulted in changes in automotive engine combustion systems. New developed EGR systems require high temperature and highperformance compact heat exchangers as well as capability of operating in harsh environments. Foams offer a large surface area per unit volume as well as high material thermal conductivity which would promote fluid mixing, thereby improving the overall performance of the heat exchanger. More interestingly, it is demonstrated that the foams can be cleaned easily without relying on expensive cleaning techniques. These interesting characteristics, along with recent improvements in foam fabrication methods, have resulted in several research efforts on the use of foams in compact heat exchangers, especially new EGR systems. One of the principal challenges is the deposition of particulate matter mainly as a result of thermophoresis in nonisothermal systems. Accordingly, in the present study, to investigate the significance of thermophoresis in open cellular metal foam, TwoDimensional (2D) numerical simulations of a channel partially filled with aluminium foam as an EGR cooler were performed by ANSYS FLUENT 16.0 to solve local thermal nonequilibrium equation under clean conditions (maximum driving force of particle transport for thermophoresis mechanism). The attempted foam is made of aluminium and is embedded to the channel, meaning that the conduit is only filled with foam partially to compensate high pressure due to blockage. Thermohydraulic performance for a foam with density of 20 PPI is examined under different velocities and thermal gradients. The numerical results are compared with those of experiments. Under nonisothermal conditions, the numerical results confirmed that temperature gradient would be marginal for different thicknesses of aluminium foams because thermal equilibrium has been established, especially at foam and foamfree interface. Provided that maximum driving force for thermophoresis occurs at clean conditions, it is expected that this mechanism would have minimal impact at fouling conditions where particulate matter passes through the channel.
|
|
Keywords
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|