heat transfer enhancement in a spiral plate heat exchanger model using continuous rods

This study presents an innovative and simple way to increase the rate of heat transfer in a spiral plate heat exchanger model. several circular crosssection rods, as continuous vortex generators, have been inserted within the spiral plate heat exchanger in the cross stream plane. the vortex generators are located at various azimuth angles of α=30◦, 60◦, 90◦, and 120◦ with nondimensional diameters of d/h=0.3, 0.4, and 0.5. computations have been carried out numerically by means of the finite volume approach under different dean numbers (de) ranging from 500 to 1500 in the laminar regime. the flow physics within the advanced spiral heat exchanger model has been discussed using several velocity and temperature contours. it was found that by inserting the continuous vortex generators in the cross stream plane of a spiral plate heat exchanger, the unsteady flow develops within the channel in which the rate of unsteadiness is proportional to d/h and de directly and to azimuth angle inversely. the maximum heat transfer enhancement with respect to the conventional spiral plate heat exchanger (without continuous vortex generators) is found to be 341% for α=30◦, d/h=0.5, and de=1500. additionally, values of pressure drop penalty and thermalhydraulic performance have been determined accordingly.

افزایش انتقال گرما در یک مدل مبدل حرارتی صفحه حلزونی با استفاده از میله های پیوسته

این تحقیق، روشی خلاقانه و ساده ای را برای افزایش نرخ انتقال گرما در یک مدل مبدل حرارتی صفحه حلزونی، ارائه می دهد. تعدادی میله با مقطع دایروی بعنوان مولد های گردابه ای درون مبدل صفحه حلزونی در مقطع عرضی قرار داده می شود. مولدهای گردابه ای در زوایای فضایی مختلفی همچون α=30°, 60°, 90°, 120° با قطرهای بی بعد d/H=0.3, 0.4, 0.5 درون مبدل صفحه حلزونی قرار داده می شوند. محاسبات بصورت عددی با روش حجم محدود تحت اعداد دین (De) مختلف در محدوده 500 تا 1500 در رژیم آرام انجام می گردد. فیزیک جریان با استفاده از کنتورهای سرعت و دمای مختلف بحث خواهد شد. مشخص گردید که با قرار گیری مولدهای گردابه ای پیوسته در مقطع عرضی یک مبدل حرارتی صفحه حلزونی، جریان ناپایا درون کانال شکل می گیرد که نرخ ناپایداری بطور مستقیم با d/H و De و بطور معکوس با زاویه فضایی متناسب می باشد. معلوم گردید که بیشترین افزایش انتقال گرما نسبت به مبدل صفحه حلزونی رایج (بدون مولد های گردابه ای پیوسته) به اندازه 341% مربوط به حالت α=30°, d/H=0.5, De=1500 می باشد. مضافأ اینکه، مقادیر افزایش افت فشار و عملکرد گرماییهیدرولیکی تعیین خواهند شد.