مطالعه عددی تاثیر لوله‌های پره‌دار طولی در مبادله‌کن گرمایی بر انتقال گرما و الگوی جریان

در این مقاله تاثیر تغییر شکل پره های یک مبادله کن گرمایی بر انتقال گرما و الگوی جریان سیال مورد بررسی قرار گرفته شده است؛ تا بتوان با مقایسه نتایج مدل های مختلف بهترین مدل را جهت استفاده در اختیار کاربر قرار داد. جهت شبیه سازی عددی و گسسته سازی معادلات حاکم، از روش حجم محدود و برای کوپلینگ معادلات مربوط به میدان سرعت و فشار از الگوریتم simplec استفاده شده است. سیال ورودی به مبدل، نیوتونی ، جریان سیال پایا، تراکم ناپذیر و با توجه به محدوده عدد رینولدز، آشفته بوده و شرط عدم لغزش روی دیواره مبدل حاکم می باشد. ضمنا دمای سیال ورودی 573k و دیواره مبادله کن گرمایی دما ثابت و برابر 353k در نظر گرفته شده است. نتایج عددی حاصل با داده های معتبر موجود در ادبیات فن مقایسه شده و تطابق خوبی مشاهده گردید. عدد ناسلت میانگین روی دیواره، افت فشار ،دمای سیال خروجی و تغییرات سرعت در شکل های مختلف لوله با جزئیات برای دو دبی جرمی مختلف تحلیل شده اند. نتایج نشان می دهند که مبادله کن گرمایی برای تعداد فین شش و دبی جرمی 0/04  عملکرد بهتری داشته و با توجه به نتایج، عدد ناسلت و ضریب عملکرد (pi) بیشتر و افت فشار کمتری را ایجاد می نماید.

Numerical study of the effect of longitudinally finned pipes on heat exchangers for heat transfer and flow pattern

In this paper, the fin profile of heat exchangers change effect on the heat transfer and fluid flow pattern has been investigated. In order to best model presentation to the user by comparing the various models results. For numerical simulation and discretization of governing equations, the finite volume method and for coupling the velocity and pressure fields, the SIMPLEC method have been used. The inlet fluid to heat exchanger is Newtonian; the fluid is steady, incompressible and according to Reynolds number range, is turbulent; the noslip condition has been applied on the walls.Also the inlet fluid temperature is 573K and the heat exchanger walls have constant temperature equal to 353K. The numerical results have been compared with valid data which illustrated good agreement. The average Nusselt number on the wall, pressure drop, output temperature, and velocity variation have been analyzed in different models with more details for two mass flow rates. The results show that the heat exchanger with 6 fins and m ̇=0.04 kg⁄s has best performance and presented the high nusselt and PI and also low pressure drop.