بهینه سازی هندسی مبدل های حرارتی مجهز به لوله حرارتی (HPHX): تاثیر ضخامت و فاصله پره ها بر عملکرد حرارتی و افت فشار

در این پژوهش، تاثیر پارامترهای هندسی شامل ضخامت و فاصله پره ها بر عملکرد حرارتی و افت فشار در مبدل های حرارتی لوله حرارتی (HPHX) بررسی شده است. افزایش ضخامت پره ها، علاوه بر افزایش سطح تماس حرارتی، موجب افزایش مقاومت حرارتی و کاهش نرخ انتقال حرارت می شود. افزایش فاصله پره ها باعث کاهش اثر جابجایی و افزایش ضخامت لایه مرزی حرارتی شده و در نتیجه، ضریب انتقال حرارت کاهش می یابد. برای تحلیل دقیق این عوامل، شبیه سازی های عددی با استفاده از نرم افزار COMSOL انجام شده و چندین حالت مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مقدار بهینه ای برای ضخامت و فاصله پره ها وجود دارد که در آن تعادل مناسبی بین افزایش ضریب انتقال حرارت و کاهش افت فشار برقرار می شود. این یافته ها می توانند در طراحی بهینه مبدل های حرارتی برای کاربردهای مختلف، از جمله خنک سازی قطعات الکترونیکی و سیستم های حرارتی صنعتی، مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این، مدل استفاده شده در بهینه سازی، توسط یک نمونه ساخته شده در پژوهشکده مواد و انرژی صحت سنجی گردیده است که خطایی کمتر از ۱۰ درصد و انحراف استاندارد کمتر از ۳/۳ درصد داشته است.

کلیدواژه ها:

مبدل حرارتی لوله حرارتی ، بهینه سازی ، شبیه سازی عددی ، انتقال حرارت ، افت فشار