بررسی رفتار گرمایی و سیالاتی مبادله‌کن‌گرمایی هوا ‌خنک‌شو برای به‌کارگیری در سامانه شبیه ساز ارتفاع

مبادله‌کن‌گرمایی یکی از بخش های مهم در سامانه شبیه سار ارتفاع است. در این مطالعه شناسایی مبادله‌کن‌گرمایی هوا‌خنک‌شو با هدف استفاده بهینه از دمای هوای محیط حائز اهمیت است، بنابراین پس از طراحی، شبیه سازی رفتار گرمایی مبادله‌کن‌گرمایی با استفاده از نرم افزار anysys cfx انجام گرفته است. هدف نهایی شناسایی عملکرد این مبادله‌کن‌گرمایی برای شرایط خاص شامل دمای بالا و فشار پایین این سیستم است که بوسیله نرم افزارهای طراحی aspen و htri و تحلیل‌های نرم افزاری ansys cfx بدست آمد. سنجش صحت طراحی صورت گرفته با دو روش انجام گرفت. ابتدا مدل محاسباتی مورد استفاده با استناد به نتایج آزمایشگاهی از هندسه‌ای مشابه تائید گردید. سپس نتایج حاصل از دو نرم افزار طراحی، با روش دینامیک سیالات محاسباتی که در گام قبل اعتبار‌سنجی شده بود، مقایسه گردید. نتایج نشان داد طراحی صورت گرفته برای فشار حداقل 50 میلی بار به‌خوبی تامین کننده اختلاف دمای مورد نیاز برای گازهای داغ 650 درجه است و بر اساس شرایط واقعی می‌تواند تبادل گرما لازم را تامین کند. نتایج تحلیل‌های انجام شده، دمای خروجی سیال گرم از مبادله‌کن را 50 درجه سلسیوس نشان داد. علاوه بر این میزان افت فشار سمت لوله پس از عبور از 3 گذر در بحرانی‌ترین حالت کاری سیستم نزدیک به 5% فشار ورودی مبادله‌کن به دست آمد.

Thermal and fluid flow analysis for air-cooled heat exchanger in high altitude engine test facility

The heat exchanger is one of the most important parts of the Altitude Engine Test Facility. In this regard, it is necessary to identify the AirCooled heat exchanger to optimally use the ambient temperature conditions. In this study, after designing, thermal heat exchanger simulation was performed. The ultimate goal is to identify the performance of this heat exchanger for the specific conditions of high temperature and low pressure of this system based on the sizes provided by the design software Aspen and HTRI and simulation results of ANSYS CFX. The design accuracy of this study was carried out in two ways. At first, the validity of the computational model was confirmed by reference to experimental results from a similar geometry. Then, the results of two designing software were compared with the computational fluid dynamics method which validated in the previous step. The results showed that the design was suitable and can provide the required heat transfer for the most critical current flow of high temperature gases in 650 °C and 50 mbar pressure which was based on actual conditions. The results of the study confirmed the temperature of 50 °C at the output of the designed heat exchanger. In addition, the pressure drop for hot gases on the pipe side after passing through 3 passes in critical operating condition was found to be close to 5% of inlet pressure.