شبیه سازی عددی تاثیر نوار پیچان بر جوشش زیرسرد در یک لوله ی عمودی

جوشش زیرسرد در بسیاری از کاربردهای صنعتی رخ می دهد و ویژگی آن بالا بودن ضریب انتقال حرارت است. در این پژوهش، برای شبیه سازی عددی تاثیر نوارهای پیچان بر ضریب انتقال حرارت جوشش زیرسرد در یک لوله ی عمودی از نرم افزار ۱۴ANSYS CFX استفاده شد. به منظور اعتبارسنجی، ابتدا کسر حجمی بخار پیش بینی شده برحسب افزایش انتالپی سیال در طول لوله با نتیجه های نرم افزار ۵RELAP و نتیجه های آزمایشگاهی موجود در منابع برای لوله ی صاف مقایسه شد. نرم افزار ۵RELAP به طور گسترده در محاسبه های ترموهیدرولیک رآکتورهای هسته ای استفاده می شود. این نرم افزار که یک بعدی است و از یک روش عددی ضمنی سریع استفاده می کند، شش معادله را در حالت گذرا برای جریان دوفازی در حالت غیرتعادلی و غیرهمگن حل می کند و قابلیت شبیه سازی انتقال حرارت دو فازی با نوار پپچان را ندارد. اثر نوار پیچان در افزایش ضریب انتقال حرارت جوشش زیرسرد در یک لوله ی عمودی به طول ۲ متر و قطر ۱۵۴ میلی متر با استفاده از نرم افزار ۱۴CFX شبیه سازی شد. فشار و شار حرارتی به ترتیب، bar ۴۵ و ۲-MW m ۵۷/۰ و محدوده ی گام نوار پیچان ۰۴/۰ تا ۱۶/۰ متر است. مقایسه ی کسر حجمی بخار پیش بینی شده، با داده های تجربی از تطابق خوبی برخوردار است. مشاهده شد که با کاهش گام پیچش، ضریب انتقال حرارت و افت فشار افزایش می یابد. هم چنین در محدوده ی گام پیچش بررسی شده، محاسبه ی ضریب عملکرد نشان داد که نوار پیچشی با گام ۰۸/۰ متر دارای عملکرد بهینه است.  

کلیدواژه ها:

جوشش زیرسرد ، نوار پیچان