مطالعه عددی انتقال حرارت درون مبدل حرارتی دولوله‌ای آکنده از ماده متخلخل برای جریان سیال مغشوش

در مطالعه حاضر، انتقال حرارت درون یک مبدل حرارتی دولوله‏ای آکنده از ماده متخلخل فلزی بررسی شده ‏است. بر خلاف اکثر مطالعات پیشین موجود در این زمینه، جریان سیال درون لوله‏های مبدل حرارتی مغشوش در نظر گرفته شده است که با شرایط عملکردی واقعی این مبدل ها در صنعت تطابق بیشتری دارد. معادلات جریان سیال و انتقال حرارت با استفاده از روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم سیمپل بر روی یک شبکه هم مکان گسسته شده‏اند. معادلات گسسته شده با نوشتن یک برنامه عددی در زبان فرترن حل گردیده و تاثیر مشخصات ماده متخلخل و رینولدز جریان سیال بر روی انتقال حرارت در مبدل حرارتی دولوله‌ای مورد بررسی قرار می گیرد. براساس نتایج و با بررسی مقدار تخلخل در محدوده‌ی 0.8 تا 0.95، قطر حفره ماده متخلخل از 1 تا 6 میلی‌متر و جنس‌های مختلف ماده متخلخل مشاهده می‌شود که کاهش مقدار تخلخل، افزایش قطر حفره و استفاده ماده متخلخل از جنس مس (با ضریب هدایت حرارتی بالا)، انتقال حرارت را افزایش می‌دهد. در بهترین حالت ضریب انتقال حرارت کلی مبدل حرارتی دولوله‌ای تا 7 برابر بهبود می‌یابد. همچنین نتایج نشان می‌دهد با تغییر عدد رینولدز جریان مغشوش از 10000 تا 80000 نسبت بهبود انتقال حرارت در مبدل حرارتی تغییر چندانی ندارد. معیار ارزیابی عملکرد که اثرات همزمان افت توان پمپ و توان حرارتی را بررسی می‌کند نیز نشان می‌دهد که سهم اتلاف توان پمپ در اثر استفاده از ماده متخلخل بالاست و برای کاهش آن می‌توان قطر حفره ماده متخلخل را افزایش داد.