شبیه‌سازی عددی انتقال حرارت و افت فشار در مبدل حرارتی پوسته و لوله با دسته لوله بیضوی

با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی و به‌کمک نرم‌افزار فلوینت، مبدل حرارتی پوسته و لوله به‌همراه بافل قطاعی، شبیه‌سازی شده و با درنظرگرفتن چند سطح مقطع بیضی با سطوح جانبی معادل برای لوله‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور، با استفاده از نرم‌افزار گمبیت (gambit) هر مدل رسم شده و با استفاده از شبکه‌های سه‌بعدی و نامنظم کوپر و تتراهیدرال شبکه‌بندی شده است. عملکرد دو مبدل حرارتی پوسته و لوله، یکی با مجموعه لوله‌های بیضوی و دیگری با مجموعه لوله‌های دایره‌ای، از نظر ضریب انتقال حرارت و افت فشار مقایسه شده و صحت نتایج آن با روش تیوری بل و به‌کمک نرم‌افزار حل‌کننده معادلات مهندسی، مقایسه و ارزیابی گردیده است. تلاش اصلی در این مرحله، یافتن بهترین شکل هندسی برای لوله‌های بیضوی کاربردی در مبدل‌های پوسته و لوله به‌عنوان ایده‌ای نو در میان مبدل‌های حرارتی بوده است تا بتواند به‌عنوان هدفی کاربردی در آینده مورد بهره‌وری قرار گیرد. نتایج حاکی از افزایش انتقال حرارت به میزان 9/59% و افزایش فشار بدون توجه به دبی سیال به میزان 5/9% میباشد؛ این مقدار افزایش فشار در مقایسه با افزایش انتقال حرارت قابل چشم پوشی است.