بررسی انتقال حرارت در مبدل حرارتی دوراهه با محیط متخلخل

یکی از روش های موجود برای افزایش انتقال حرارت در یک مجرای تک راهه با جریان آرام و تحت شار حرارتی ثابت، قرار دادن یک صفحه نفوذ ناپذیر در میان مجرا و تبدیل جریان تک راهه به دو جریان آرام، موازی و مختلف الجهت است. مسأله مورد نظر یک مبدل حرارتی شامل دو صفحه موازی بوده که با قرار دادن یک صفحه نفوذ ناپذیر بین صفحات آن به دو زیر مجرا با ارتفاع های یکسان تقسیم شده است. روش دیگر برای افزایش انتقال حرارت، استفاده از محیط متخلخل بوده و باید توجه داشت که نتیجه این روش افزایش افت فشار است. در این پژوهش به صورت عددی و توسط نرم افزار فلوئنت، اثر بکارگیری توأم این دو روش بررسی شده است. برای این منظور در جریان آرام و شرط مرزی شار حرارتی ثابت، مبدل حرارتی تک راهه با مبدل حرارتی دوراهه و بکارگیری محیط متخلخل در آنها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بررسی این مسأله در حالت تخلخل 7/0، تخلخل 9/0 و تخلخل 0/1 (محیط غیر متخلخل) و همچنین اعداد گراتز مختلف با هم مقایسه شد. با بررسی نمودارها و مقادیر بدست آمده این نتیجه حاصل گردید که با توجه به اینکه مبدل دوراهه همواره افت فشار بیشتری ایجاد می کند و بکارگیری محیط متخلخل هم بر افزایش میزان افت فشار اثر بیشتری دارد اما در اعداد گراتز بزرگ و دبی های بالای جریان، مجرای دوراهه عملکرد بهتری دارد. بر همین اساس استفاده از محیط متخلخل در مبدل دوراهه مفید بوده به طوریکه افزایش مقدار انتقال حرارت نسبت به افزایش توان مصرفی ارجحیت دارد.

کلیدواژه ها:

افزایش انتقال حرارت ، مبدل دوراهه ، محیط متخلخل ، مسأله گراتز