مطالعه عددی اثر تغییرات گراشهف بر انتقال حرارت ترکیبی جریان آرام در لوله خمیده افقی بهبوددهنده انتقال حرارت وایپرتکس

این پژوهش رفتارهای حرارتی و هیدرودینامیک جریان آرام سیال عامل آب درون لوله خمیده افقی وایپرتکس، در محدوده اعداد گراشهف پایین و در محدوده انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی را به روش عددی مورد بررسی قرار داده است. این لوله دارای خم ۱۸۰درجه، شعاع انحنا بی بعد  ۶.۶۲=R/D۲ و زبری های کروی شکل با ارتفاع بی بعد ۰.۱=e/D و شار حرارتی ثابت روی دیواره خود است. معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی با روش حجم محدود به صورت سه بعدی حل شده اند. برای حل مساله از کد دینامیک سیالات محاسباتی نرم افزار انسیس فلوئنت استفاده شده است. نتایج حاصل بیانگر تاثیر عدد گراشهف و نیروهای شناوری ناشی از آن، همچنین اثر تقابلی نیروهای گریز از مرکز و شناوری در کنار زبری سطح، روی پارامترهای هیدرودینامیک و حرارتی از جمله سرعت محوری بی بعد، جریان های ثانویه، دمای بی بعد، ضریب انتقال حرارت جابه جایی و ضریب اصطکاک سطحی است. به گونه ای که در یک رینولدز ثابت با افزایش گراشهف به دلیل تقابل شدیدتر نیروهای شناوری و گریز از مرکز، ضریب انتقال حرارت جابه جایی کاهش می یابد حال آن که در لوله خمیده صاف (بدون زبری) افزایش گراشهف منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی می شود. با این وجود لوله خمیده وایپرتکس در محدوده گراشهف و رینولدزهای بسیار پایین، در هر گراشهف و رینولدز یکسان، انتقال حرارت بالاتری نسبت به لوله خمیده صاف داشته است. همچنین نتایج نشان داد که ضریب اصطکاک سطحی در این نوع لوله ها با افزایش گراشهف می تواند تا ۳/۵برابر بیشتر از مقدار آن در لوله خمیده صاف باشد.

کلیدواژه ها:

Laminar Flow ، Horizontal Curved Tube ، Vipertex ، Mixed Convection Heat Transfer ، جریان آرام ، لوله خمیده افقی ، وایپرتکس ، انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی