شبیه سازی عددی انتقال حرارت و افت فشار سیال شبه پلاستیک در مبدل حرارتی لوله ای با نوار تابیده اصلاح شده.

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، موسسه غیرانتفاعی اروندان، خرمشهر، ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی واخد اهواز، دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی مکانیک

3 مکانیک، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران

چکیده

در این مقاله، انتقال حرارت و جریان سیال غیرنیوتنی رقیق شونده با سه شاخص رفتاری (0/86، 0/55 و 0/41) در یک لوله دایره‌ای تحت شار حرارتی ثابت با نوارتابیده اصلاح شده بصورت عددی در رژیم آرام، پایا و سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل عددی معادلات حاکم از روش حجم محدود استفاده شده و برای تحلیل وابستگی میان نرخ تنش و برش، مدل پاورلا اصلاح شده بکار گرفته شده است. مدل فیزیکی مساله یک لوله دایره‌ای دارای نوارتابیده استاندارد با کاهش عرض آن و همچنین یک لوله دایره‌ای مجهز به نوارتابیده توخالی با افزایش حفره مرکزی نوار است. کاهش عرض نوار در لوله با نوارتابیده از نظر بازدهی حرارتی، نامناسب ارزیابی شد. برای بهبود بازدهی حرارتی بجای حذف لبه‌های بیرونی نوار، از نوارتابیده توخالی با نسبت های مختلف استفاده گردید. همچنین نتایج تحلیل نشان می‌دهد که در نسبت حذف (بخش مرکزی نوار نسبت به عرض اولیه) برابر 0/3 می‌توان در سیالات ذکر شده، به ترتیب 17/95، 18/49 و 19/69 درصد افزایش عملکرد حرارتی نسبت به بهترین حالت عملکرد حرارتی نوارتابیده استاندارد (با نسبت کاهش عرض 0/9) به دلیل تولید آشفتگی و چرخش بیشتر در جریان بدست آورد. بنابراین حذف از بخش مرکزی نوار تابیده یک روش مناسب برای افزایش عملکرد حرارتی ارزیابی گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Heat Transfer and Pressure Drop of Pseudo-Plastic Fluid in a Pipe Heat Exchanger Equipped with a Modified Twisted Tape.

نویسندگان [English]

  • bahador fathipour 1
  • Ashkan Ghafouri 2
  • kazem mohammadzadeh 3
1 Department of Mechanical Engineering, Arvandan Nonprofit Higher Education Institute, khoramshahr, Iran
2 Departmant of Mechanical Engineering, Islamic Azad University Ahvaz branch, Ahvaz, Iran
3 department of energy engineering, quchan univercity of tecnology, quchan, iran, P.O. box 947771-67335
چکیده [English]

In this paper, heat transfer and flow of shear-thinning non-Newtonian liquids with three behavioral indices (n = 0.86, 0.55 and 0.41) in a circular tube under constant heat flux Equipped with a modified twisted tape, have been numerically studied in a laminar, steady state and three-dimensional regime. The finite volume method was used to numerically solve the governing equations and the modified Power-law model is used to analyze the dependence between the stresses and shear rates. The physical model is a circular tube with a standard twisted tape with decreasing its width and also a hollow tape in circular tube with increase in the central cavity of the tape. The results show that the reduction of the tape width in the tube with the twisted tape is inappropriate in terms of thermal efficiency. Instead of removing the outer edges of the tape, hollow tape with different removal ratios was used to improve thermal efficiency. The numerical results show that the removal ratio (hollow width of the tape divided by the initial width) equal to 0.3 in the fluids with behavioral indexes 0.86, 0.55 and 0.41 can cause 17.95%, 18.49% and 19.69% increases thermal performance compared to the best thermal performance mode, respectively. Therefore, hollow twisted tape insert on tube were evaluated as a suitable method to increase thermal performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pseudo-Plastics Fluid
  • Modified Twisted Tape
  • Heat transfer enhancement
  • Pipe Heat Exchanger
  • Modified Power Law