بررسی عددی عملکرد مبدل حرارتی گاز-مایع پکیج حرارتی خانگی

مبدل‌های حرارتی یکی از تجهیزات کاربردی در صنایع گوناگون از جمله تهویه مطبوع می‌باشد؛ بنابراین مطالعۀ عملکرد ترموهیدرولیکی این تجهیزات دارای اهمیت بسزایی است که به هدف افزایش راندمان آن‌ها صورت می‌گیرد. یکی از راه‌های افزایش راندمان این تجهیزات، استفاده از مولد‌های گردابه‌ای و یا تغییر در هندسه ساختاری این مبدل‌ها است. در این پژوهش به بررسی مبدل‌ حرارتی پره-لوله پرداخته شده که یکی از انواع مبدل‌های حرارتی بکار رفته در پکیج‌های خانگی می‌باشد. با استفاده از نتایج حاصل شبیه‌سازی در نرم افزار تجاری فلوئنت به بررسی تاثیر مولفه‌های سرعت سیال، گام، ضخامت و عمق پره بر انتقال حرارت و افت فشار پرداخته شده است. نتایج حل عددی نشان می‌دهند که با افزایش سرعت مقدار ضریب اصطکاکی f و ضریب کولبرن j کاهش می‌یابد. همچنین با تغییر گام، عمق و ضخامت پره، نسبت به هندسۀ پره اولیه به کار رفته در مبدل اصلی پکیج‌های خانگی، ضریب اصطکاک کاهش می‌یابد. با افزایش گام و ضخامت ضریب کولبرن نسبت به پرۀ پایه افزایش و با افزایش عمق این ضریب کاهش می‌یابد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهند که بیشترین و کمترین مقدار f به ترتیب برابر با 057594/0 برای پرۀ biq در سرعت 8 متر بر ثانیه و 039173/0 برای پرۀ bip در سرعت 12 متر بر ثانیه می‌باشد. مقدار j در پرۀ bhq در سرعت 8 متر بر ثانیه، 015886/0 و پرۀ aiq در سرعت 12 متر بر ثانیه، 011933/0 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین مقدار می‌باشند. پرۀ bip در سرعت 12 متر بر ثانیه با نسبت j به f برابر با 312/0 نسبت به سایر هندسه‌های مورد بررسی، بهینه‌تر می‌باشد.

numerical investigation of the performance of the gas-liquid heat exchanger of the domestic thermal package

heat exchangers are one of the most used equipment in various industries, including air conditioning; therefore, studying the thermohydraulic performance of these equipment is essential to increase its efficiency. one way to improve this equipment s efficiency is to use vortex generators or change the structural geometry of the exchangers. in this research, the fin-tube heat exchanger, one of the heat exchangers used in home packages, is studied. the effects of fluid velocity, fin pitch, fin thickness, and fin depth on heat transfer and pressure drop have been investigated using the commercial software ansys fluent. the numerical solution results show that increasing the speed of hot air decreases the value of the friction factor f and the colburn j factor. also, the friction coefficient decreases by changing the fin pitch, depth, and fin thickness compared to the based fin geometry used in the main exchanger of home packages. with increasing fin pitch and fin thickness, the colburn j factor rises to the base fin and decreases with increasing fin depth. the results of the numerical simulation show that the maximum and minimum values of f are 0.057594 for the biq fin at a speed of 8 m/s and 0.039173 for the bip fin at a speed of 12 m/s, respectively. the value of j in the bhq fin at a speed of 8 m/s is 0.015886, and the aiq fin at 12 m/s is 0.011933, respectively. the bip fin at a speed of 12 m/s with a ratio of j to f equal to 0.312 is more optimal than the other geometries studied.