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

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

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.

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 :