شبیه سازی عددی اثر هندسه استفاده از لوله پره دار در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله

در این مقاله یک مبدل حرارتی پوسته و لوله که برای انتقال حرارت بین دو سیال مختلف استفاده میشود به صورت سهبعدی شبیهسازی شده است. این مبدل متشکل از یک پوسته است که ۹۰ عدد لوله به صورت U شکل درون آن قرار دارد. برای انتقال حرارت بیشتر یکبار لوله ها بدون پره و بار دیگر همراه با پره که به صورت طولی و یکپارچه با بدنه لوله تولید میشوند، شبیه سازی و مقایسه شدند. سیال جاری در پوسته، روغن MIL-PRF ۲۳۶۹۹ و سیال جاری در لولهها، سوخت JP-۴ است. این دو سیال در مسیرهای جداگانه و مخالف هم جریان دارند و از طریق تماس با سطح لولهها، با همدیگر تبادل حرارت انجام میدهند. با استفاده از نرم افزار Aspen طراحی به گونه ایی انجام شده که مبدل حرارتی طول و وزن کمتری داشته باشد تا تاثیر بهتر و بالاتری در راندمان بالگرد داشته باشد. به منظور بررسی اثر هندسه لولهها و دبی جرمی روغن بر میزان انتقال حرارت بین سوخت و روغن، شبیهسازی در برنامه ANSYS Fluent انجام شده است. در این شبیهسازی، بخشی از کل مبدل حرارتی به عنوان هندسه انتخاب شده و اثر تغییر هندسه لولهها، دبی جرمی سوخت و روغن بر ضریب انتقال حرارت، ضریب کولبرن، ضریب اصطکاک و نسبت آنها و تغییرات دمای خروجی بررسی شده است. نتایج حاصل از این شبیهسازی نشان میدهد که نرخ انتقال حرارت بین سوخت و روغن برای مبدل حرارتی با لولههای پرهدار، حدود ۱۱ درصد بیشتر از حالت بدون پره است. همچنین کاهش دبی جرمی روغن واردشده به پوسته موجب افزایش بازدهی مبدل حرارتی میشود.

کلیدواژه ها:

مبدل حرارتی پوسته و لوله ، ضریب کولبرن ، انتقال حرارت ، لوله پره&rlm ، دار ، ضریب اصطکاک