Shaping the Future of Heat Transfer: Novel Cross-Sectional Geometries for Enhanced Double-Pipe Heat Exchanger Performance
سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 102
فایل این مقاله در 17 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_IJCCE-44-12_012
تاریخ نمایه سازی: 10 آذر 1404
چکیده مقاله:
Concentric tube heat exchangers play a vital role in optimizing thermal control across diverse industrial processes, yet their performance is heavily influenced by the inner tube's geometric configuration. This study investigates the thermohydraulic and exergy performance of four novel cross-sectional geometries: square (Case ۱), hexagonal face (Case ۲), curved triangle (Case ۳), and curved star (Case ۴), compared to a conventional circular tube (base model) at a Reynolds number of ۲۰,۰۰۰ using ۳D CFD simulations (realizable k-ε model). Parameters such as the Nusselt number, U-value, pressure drop, efficiency, and exergy degradation are analyzed. The proposed geometries maintain identical inlet and outlet areas as the base model, ensuring material efficiency and practical manufacturability. Quantitative results demonstrate that Case ۴ (curved star) achieves the highest performance, with a Nusselt number increase of ۲۵% and exergy destruction reduced by ۱۸% compared to the base model, driven by enhanced turbulence and secondary flows. Case ۲ (hexagonal face) offers a balanced performance with a ۱۵% Nusselt number improvement and a moderate pressure drop increase of ۲۲%. Cases ۱ and ۳ yield enhancements of ۱۰% and ۱۲%, respectively. These observations underscore the capability of modified cross-sectional designs to enhance thermal performance in heat exchange equipment, presenting budget-friendly options for high-energy consumption industries such as electrical power and chemical synthesis.
کلیدواژه ها:
نویسندگان
Sadra Rostami
Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, I.R. IRAN
Nima Ahmadi
Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, I.R. IRAN
Mustafa Allawi
Department of Mechanical Engineering, Urmia University of Technology, Urmia, I.R. IRAN
Sajad Rezazadeh
Department of Mechanical Engineering, Urmia University of Technology, Urmia, I.R. IRAN
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :