بررسی تاثیر آشفته ساز، نانو سیال و هندسه بر عملکرد حرارتی مبدل ‌های حرارتی پوسته و لوله

در کار حاضر مبدل حرارتی پوسته و لوله با درصد برش بافل و تعداد گذر لوله مختلف در چهار حالت متفاوت (استفاده از سیال آب سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی بدون وجود آشفته ساز، استفاده از سیال آب سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی با وجود آشفته ساز، استفاده از نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم با کسر حجمی 0.1، 0.2، 0.3، 0.4 و 0.5 درصد در سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی بدون وجود آشفته ساز و همچنین استفاده از نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی با وجود آشفته ساز) با استفاده از نرم افزار htri مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهدکه بیشترین مقدار ضریب انتقال حرارت سمت پوسته و درنتیجه راندمان حرارتی مناسب مربوط به حالتی است که برش بافل 30 درصد باشد. از طرفی با افزایش غلظت نانو سیال افت فشار سمت پوسته 4.48 تا 5.66 درصد افزایش پیدا می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که استفاده از آشفته ساز میکروفین مناسب تر از نوار تابیده بوده و استفاده از آشفته ساز میکروفین ضریب انتقال حرارت سمت پوسته را 5.76 تا 12.77درصد نسبت به استفاده از آشفته ساز نوارتابیده افزایش می دهد. همچنین ضریب انتقال حرارت سمت لوله را به ترتیب به طور میانگین 62 و 78 درصد نسبت به حالت بدون آشفته ساز افزایش می دهد.

investigating the effect of turbulator, nanofluid and geometry on the thermal performance of shell and tube heat exchangers

in the present work, the performance of using twisted tape and microfin turbulators, using nanofluid and changing geometry in a shell and tube heat exchanger has been evaluated. for this purpose, the shell and tube heat exchanger with the percentage of baffle cutting and the number of different tube passes in four different modes are studied using htri software. the results show that the highest value of the heat transfer coefficient on the shell side corresponds to the case where the baffle cut is 30%. on the other hand, with the increase in nanofluid concentration, the pressure drop on the shell side increases from 4.48 to 5.66%. also, the results show that the use of a microfin turbulator is more suitable than a twisted tape turbulator and the use of a microfin turbulator increases the heat transfer coefficient on the shell side by 5.76 to 12.77% compared to the use of a twisted tape turbulator. also, it increases the heat transfer coefficient of the pipe side by 62 and 78% on average, respectively, compared to the case without the turbulator. in addition, the maximum heat transfer coefficient on the shell side occurs at the number of tube passes of 3, and the thermal performance of the heat exchanger decreases when the number of tube passes is greater than 3.