تحلیل آزمایشگاهی انرژی و اگزرژی اثر شار حرارتی یکنواخت و پله ای بر انتقال حرارت روی یک لوله با مقطع دایره ای

بهبود انتقال حرارت در صنایع مختلف و مشخصاً در مبدل‌های حرارتی کاربرد فراوان دارد. بهینه‌سازی انتقال حرارت در مقابل عدم افزایش انرژی مورد نیاز پمپاژ، منتج به افزایش راندمان کل در سیستم‌های مختلف خواهد شد. در این پژوهش بررسی جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی اجباری در رژیم جریان آرام توسعه یافته هیدرودینامیکی، در یک لوله افقی و تحت شارهای حرارتی یکنواخت و پله، به صورت آزمایشگاهی مورد توجه است. تاثیر استفاده از سه مدل مختلف اعمال شار حرارتی یکنواخت، پله صعودی و پله نزولی بر انتقال حرارت و جریان سیال، بررسی می‌گردد. مطالعه تاثیر پارامترهای مختلف بر مشخصه‌های انتقال حرارت و جریان سیال در مدلهای مختلف اعمال شارهای حرارتی، گزارش شده است. آنالیز عدم قطعیت صورت گرفته و حداکثر مقدار قابل قبول 1.8 درصد بدست آمده است. در این مقاله برای اعتبار سنجی، بررسی نتایج اولیه در قیاس با رابطه معروف شاه و لاندن صورت گرفته است و تطابق نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی با حداکثر خطای 8.5 درصد گزارش شده است. در این پژوهش دو رویکرد تحلیل انرژی و اگزرژی مورد توجه قرار دارد و در تحلیل با رویکرد انرژی، بهبود ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری 19.3 و 22.3 درصد به ترتیب برای مدل دو و سه نسبت به مدل شماره یک بدست آمده و در تحلیل اگزرژی، مقادیر بازگشت ناپذیری 0.0887، 0.1037 و 0.0807 به ترتیب برای مدل‌های یک، دو و سه گزارش شده است. نتایج نشان می‌دهد که مدل شماره سه دارای بیشترین مقدار متوسط ناسلت و کمترین مقدار تولید آنتروپی است

An experimental energy and exergy analysis of uniform and step heat flux effects on heat transfer over of circular cross-section tube

Heat transfer enhancement is widely applicable in various industries, specifically in heat exchangers. Optimizing of heat transfer in the absence of increased pumping energy will result in increased of total efficiency in different systems. In this paper, forced convection heat transfer and fluid flow of fully developed laminar regime in a horizontal tube under uniform and nonuniform step heat fluxes is investigated experimentally. The effect of uniform, nonuniform increasing and decreasing applied heat fluxes on heat transfer and fluid flow are investigated. The effect of various parameters on heat transfer and fluid flow characteristics in these models are reported. Uncertainty analysis is performed and acceptable maximum of 1.8 percent is acquired. The primary results compared to wellknown Shah and London equation for validation and maximum error of 8.5 percent is reported. In the present paper, Energy and exergy are two approach of analyzing. Convection heat transfer coefficient enhancement of 19.3 and 22.3 percent compared with model 1 are reported for model 2 and 3 respectively, in energy analysis. Furthermore, in this paper, exergy analysis is done and irreversibility values of 0.0887, 0.0803 and 0.1037 are reported for model 1, model 2 and model 3 respectively. Finally, it is concluded that the model number 3 is the best way to enhance heat transfer because of the maximum averaged Nusselt number and the minimum entropy generation values