بررسي عددي و بهينه¬سازي چندهدفه مبدل حرارتي پوسته و لوله، مجهز به توربولاتور الماسي شكل

دانشگاه ولي عصر(عج) رفسنجان

كارشناسي ارشد

امروزه به دليل محدوديت¬هاي منابع انرژي و افزايش هزينه¬ها، در راستاي بهينه¬سازي مصرف انرژي، طراحي و ساخت مبدل¬هايي با راندمان بالاتر و حجم كمتر به شدت مورد توجه قرار گرفته است، بنابراين روشهاي مختلفي جهت افزايش انتقال حرارت در مبدل¬ها پيشنهاد شده است. محققان به منظور افزايش انتقال حرارت از روش¬هاي مختلف فعال و غير¬فعال استفاده مي¬كنند. در روش¬هاي فعال از انرژي خارجي به منظور افزايش انتقال حرارت در مبدل حرارتي استفاده مي¬شود. براي مثال استفاده از هم¬زن¬ها و امواج مغناطيسي جزو اين دسته از روش¬ها مي¬باشد. همچنين روش¬هاي غير¬فعال به روش¬هايي گفته مي¬شود كه با ايجاد تغييراتي در ساختار مبدل حرارتي و يا تغيير سيال جاري در مبدل به بهبود انتقال حرارت كمك مي¬شود. استفاده از لوله¬هاي موج-دار، لوله¬ها با سطوح گسترش يافته و توربولاتور¬هاي مختلف جز اين دسته از روش¬هاي بهبود انتقال حرارت مي¬باشند. همچنين استفاده از نانو سيالات به عنوان سيال مورد استفاده در مبدل¬هاي حرارتي نيز بر عملكرد و كارايي آنها تاثير دارند. مطالعات در زمينه تاثير پارامترهاي مختلف از جمله انتقال حرارت و افت فشار در مبدل¬هاي حرارتي به سه طريق تجربي، تحليلي و عددي انجام مي¬پذيرد. با تو¬جه به پرهزينه بودن مطالعات تجربي مطالعات عددي با نرم¬افزارهايي از قبيل فلوئنت و سي اف ايكس مي¬تواند گزينه¬ي بهتري براي جايگزيني مطالعات تجربي باشد. در اين پايان¬نامه به بررسي عددي و بهينه¬سازي چندهدفه مبدل حرارتي پوسته و لوله (STHX) ، مجهز به توربولاتور الماسي شكل با استفاده از تغيير و تاثير برخي از پارامترهاي هندسي آن پرداخته شده است. پارامترهاي اين مطالعه به صورت تغيير گام (SR=1,2 and 3)، تغييرات قطر ميله¬ي داخلي (d_i=3,6 and 9 mm) و محدوده¬ي عدد رينولدز بين 3500<Re<16500 تعريف شده است. سپس تغييرات در ميزان عدد ناسلت و ضريب اصطكاك با توجه به عدد رينولدز ارائه شده است. اعتبارسنجي حل عددي انجام شده، با يك مدل آزمايشگاهي انجام شده است و تطابق خوبي مشاهده شده است. نتايج عددي نشان داد كه در مقايسه اعداد ناسلت به دست آمده استفاده از توربولاتور با نسبت گام (SR=1) و قطر ميله¬ي داخلي (d_i=3 mm) داراي نتيجه مطلوبتري نسبت به گام¬ها و قطرهاي ديگر است، علاوه بر اين، نتايج نشان داد كه ضريب اصطكاك با افزايش نسبت گام و افزايش قطر داخلي لوله كاهش مي¬يابد. همچنين با تنظيم توربولاتور با پارامترهاي جديد، كاهش 40-56 درصد فاكتور اصطكاك در مقايسه با نتايج تحقيقات مشاهده شد. راندمان نيز با افزايش نسبت گام و كاهش قطر ميله داخلي، افزايش مي¬يابد. علاوه بر اين، براساس عدد رينولدز، 6/4% تا 20/18% بهبود راندمان در لوله داراي (DST) در هندسه (SR = 3) و (d_i=3 mm) در مقايسه با نتايج مدل آزمايشگاهي مشاهده مي‌شود

56284

دانشگاه وليعصر رفسنجان

عبدالرضا عسكريان

مكانيك

حسن حاج عبداللهي -محمد شفيعي دهج