تحلیل حرارتی و سیالاتی استفاده از فوم فلزی متخلخل در مبادله گرهای حلزونی

عملکرد مبادله گر گرما با استفاده از روشهای افزایش انتقال حرارت بهبود می یابد. مبادله گر های حلزونی به دلیل مزایایی از قبیل ساختار ساده، راندمان انتقال حرارت بالا، هزینه نگهداری پایین، مساحت اشغالی کوچکتر و غیره کاربرد فراوانی دارد. در این پژوهش، پارامترهای انتقال حرارت، افت فشار، ضریب اصطکاک، تخلخل و معیار ارزیابی عملکرد (PEC) جریان آرام با در نظر گرفتن آب به عنوان سیال پایه، در یک مبادله گر گرمای حلزونی تخت به صورت عددی شبیه سازی شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به کمک نرم افزار فلوئنت و در محدوده عدد رینولدز ۵۰۰ حل شده است. روش حل، به صورت کوپل می باشد و حل معادلات به صورت مرتبه دوم و به روش پایا انجام گرفته است.پس از صحت سنجی روش حل عددی در مقایسه با نتایج تجربی موجود در مقاله پایه، تاثیر پارامترهای هندسی و مشخصات جریان (شامل تعداد چرخش ۳،۴، ۵ و ۶ دور، رینولدز ۵۰۰، افزودن محیط متخلخل با ضریب تخلخل ۰.۹ و اعداد دارسی ۰.۱، ۰.۰۱، ۰.۰۰۱ و ۰.۰۰۰۱) بر ویژگی های انتقال حرارت و افت فشار مطالعه شده است. شاخص ارزیابی عملکرد نشان می دهد، استفاده از شش دور چرخش و افزودن محیط متخلخل با عدد دارسی ۰.۱ در رینولدز ۵۰۰، به میزان ۶۱۵ درصد بر بهبود فرایند انتقال حرارت تاثیرگذار می باشد و این روش می تواند در کاربردهای عملی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

مبادله گر حلزونی ، انتقال حرارت ، افت فشار ، محیط متخلخل ، جریان آرام