طراحی معماری بهینه لوله پره‌دار حلقوی با استفاده از تیوری ساختاری

در کار حاضر طراحی ساختاری لوله پره‌دار حلقوی بررسی شده است. پارامترهای هندسی مورد بررسی شامل قطر پره، ضخامت پره، گام پره، قطر خارجی لوله، طول لوله و پارامترهای فیزیکی شامل عدد افت فشار و عدد استانتون، نسبت قابلیت هدایت حرارتی پره به هوا و نسبت قابلیت هدایت حرارتی سیال داخل لوله به هوا است. هدف این مطالعه افزایش تبادل حرارت با تغییر متغیرهای هندسی است. مشاهده شد که در یک شرایط جریانی مشخص، ساختار لوله پره‌دار حلقوی دارای هندسه بهینه و تعداد پره بهینه می‌باشد، به گونه‌ای که مقاومت حرارتی به کمترین مقدار خود می‌رسد. در افت فشار کم و عدد استانتون پایین، راندمان پره و ضریب انتقال حرارت داخلی بالاست. در این شرایط روابطی تحلیلی برای تبادل حرارت بهینه، تعداد پره بهینه و هندسه بهینه ارایه گردید. مشاهده شد که نسبت ضخامت به گام پره در حالت بهینه فقط تابع درصد حجمی پره می باشد و این مقدار با افزایش درصد حجمی پره زیاد می شود. همچنین تعداد پره بهینه متناسب با نسبت فاصله بین دو پره به گام پره در حالت بهینه و عکس عدد استانتون است. بعلاوه دیده شد که در محدوده پارامترهای مورد بررسی در این مطالعه، لوله با تعداد پره 3400 و نسبت منظر 0.63 دارای حداکثر انتقال حرارت است.