تحلیل عددی میدان جریان آشفته و انتقال حرارت در مبدل حرارتی صفحه پره ساده

در این مقاله میدان جریان و انتقال حرارت سیال آشفته در مبدل حرارتی صفحه پره با استفاده از نرم افزار فلوئنت تحلیل شده است. بدین منظور با احتساب هدایت حرارتی در پره و بکارگیری مدل آشفتگی k-ω استاندارد، حل معادلات بقاء به کمک الگوریتم سیمپل سی، با شرط مرزی مدل پریودیک برای حالت توسعه یافته و محدوده عدد رینولدز جریان از 3000 تا 12000 و لحاظ دو نوع مبدل با مشخصات هندسی و جنس متفاوت، ضرایب اصطکاک فانینگ و ضریب انتقال حرارت کلبرن محاسبه شده است. در شبیه سازی سیال کاری هوا در نظر گرفته شده است و خصوصیات فیزیکی آن ثابت فرض شده است. در محاسبات، فقط یک لایه پره مدل سازی شده است و صفحه‌ها به‌صورت دما ثابت در نظر گرفته ‌شده‌اند که برابر با دمای چگالش سیال در طرف دیگر صفحه می‌باشد و همچنین از مقاومت گرمایی صفحه به دلیل قابلیت هدایت حرارتی بالای صفحه صرف‌نظر می‌شود. نتایج عددی حاصل تطبیق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد و اکثر خطاها کمتر از 20% هستند. البته در رینولدزهای بالا، دقت نتایج بیشتر شده است به طوری که در بازه رینولدز 6000 تا 12000 خطاها برای ضریب اصطکاک کمتر از %15 و برای ضریب انتقال حرارت کمتر از %6 می باشد. همچنین از مقایسه دو مبدل، مشاهده گردید که در مبدل با قطر هیدرولیکی کوچکتر افت فشار بیشتری را تجربه خواهیم کرد و نیز افزایش انتقال حرارت در مبدل ها همراه با افزایش افت فشار خواهد بود.

کلیدواژه ها:

CFD ، مبدل های حرارتی ، مبدل های حرارتی فشرده ، مبدل های حرارتی صفحه پره ، جریان پریودیک