بررسی عددی انتقال حرارت و افت فشار داخل لوله مارپیچ میکرو-پره‌دار مثلثی

بررسی عددی انتقال حرارت و افت فشار داخل یک لوله مارپیچی شکل مجهز به میکروپره‌های داخلی با مقطع مثلثی شکل مورد مطالعه قرار گرفته است. اثر ارتفاع و تعداد میکروپره‌ها بر روی متغیرهای حرارتی و هیدرودینامیکی بررسی شده است. از نرم‌افزار تجاری انسیس فلوئنت برای شبیه‌سازی عددی جریان داخل لوله مارپیچی شکل استفاده شده است. مدل آشفتگی کی- اپسیلون استاندارد با تابع دیواره استاندارد بکار گرفته شد. مطالعات برای ارتفاع‌های میکروپره 0/3، 0/5 و 0/7 میلی متر در محدوده اعداد رینولدز 16000 تا 26000 بر روی عدد ناسلت و افت فشار انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که با افزایش ارتفاع پره‌ها عدد ناسلت و افت فشار افزایش یافته است. بطوریکه برای ارتفاع میکرو پره 0/7 میلی متر عدد ناسلت و افت فشار به ترتیب حدود 37 و 16 درصد نسبت به لوله مارپیچی شکل بدون میکروپره (ساده) افزایش یافته است. مشاهده شد که ضریب عملکرد حرارتی لوله مارپیچ با ارتفاع میکروپره 0/7 میلی متر حدود 29 درصد نسبت به لوله مارپیچ ساده افزایش یافته است. در بررسی دیگر اثر تعداد میکروپره‌ها بر روی متغیرهای فوق مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج برای تعداد میکروپره دوگانه، سه گانه و چهارگانه بررسی و ارائه شده است. در این قسمت نیز افزایش تعداد میکروپره‌ها حدود 34 درصد موجب تقویت عدد ناسلت و حدود 61 درصد سبب افزایش افت فشار نسبت به لوله مارپیچی شکل با میکروپره‌های منفرد شده است. اضافه کردن میکروپره‌های چهارگانه به یک لوله مارپیچی موجب بهبود در عملکرد هیدرولیکی-حرارتی به میزان حدود 44 درصد نسبت به لوله ساده شده است.