بررسی عددی عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در هیتر کمانی شکل موتور استرلینگ

در دنیای امروز استفاده از موتورهای استرلینگ در صنایع فضایی، زیردریایی ها و سیستم های همزمان تولید حرارت و توان، نیاز به تحلیل دقیق تر این موتورها را افزایش می دهد. موتور استرلینگ یک موتور احتراق خارجی است که حرارت مورد نیاز جهت کارکرد خود را به وسیله هیتر از یک منبع حرارتی خارجی می گیرد به همین علت بحث انتقال حرارت در آن دارای اهمیت زیادی می باشد. در این مقاله عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در جریان رفت و برگشتی در مبدل حرارتی یک موتور استرلینگ به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. مبدل حرارتی مورد مطالعه، یک هیتر است که لوله های آن به شکل کمانی هستند. پارامترهای مختلفی جهت بررسی مقدار انتقال حرارت و یا ضریب اصطکاک در این هیتر انتخاب شده اند. پنج پارامتر انتخاب شده عبارتند از: فرکانس زاویه ای، جنس سیال، فشار گاز کاری، رژیم جریان و هندسه هیتر. با افزایش فرکانس زاویه ای و فشار گاز کاری، مقدار عدد ناسلت افزایش می یابد و همچنین ضریب اصطکاک کاهش می یابد. تاثیر سیال های کاری مختلف مانند کربن دی اکسید، هوا و هلیوم مورد بحث قرار گرفت. کربن دی اکسید دارای بیشترین عدد ناسلت نسبت به بقیه سیال ها می باشد و رابطه ای برای عدد ناسلت کربن دی اکسید و هوا، ارایه شده است. همچنین عدد ناسلت و ضریب اصطکاک با تغییر رژیم جریان مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه ای نیز بین دو هیتر با هندسه عصایی و کمانی انجام شده است که نشان می دهد انتقال حرارت در هیتر با هندسه کمانی بیش تر از هندسه عصایی است و ضریب اصطکاک آن دو بسیار نزدیک به هم است.

کلیدواژه ها:

Stirling engine ، Reciprocating flow ، Nusselt number ، Friction coefficient ، Numerical solution ، موتور استرلینگ ، جریان رفت و برگشتی ، عدد ناسلت ، ضریب اصطکاک ، حل عددی