مطالعه عددی اثرات ضخامت و ضریب هدایت حرارتی رسوب بر میدان جریان و انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی دو لوله ای

در این تحقیق به مطالعه عددی اثر ضخامت و ضریب هدایت حرارتی رسوب بر میدان جریان و انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی دو لوله ای دارای جریان متلاطم و غیرهمسو به طول 2 متر پرداخته شده است. در سمت لوله که آب فرایندی جریان دارد سه عدد رینولدز 35000و40000 و 45000 و درسمت پوسته که آب خنک کننده جریان دارد رینولدز 50000 در نظر گرفته شده اند. با استفاده از جداول استاندارد، حداکثرضخامت رسوب در سمت لوله1/5میلیمتر و در سمت پوسته 2 میلیمتر در نظر گرفته شده اند. با توجه به جنس رسوب ضریب هدایت حرارتی رسوب در سمت لوله2/9وات بر متردرجه کلوین و در سمت پوسته سه ضریب1/38و2/14و2/9 وات بر متر درجه کلوین در نظر گرفته شده اند. مدلسازی های عددی با استفاده از نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت انجام شدهاست و با انجام یک مطالعه پارامتری مشخص شده است که با افزایش ضخامت رسوب در دو سمت مبدل و نیز با کاهش ضریب هدایت حرارتی رسوب در سمت پوسته، دمای خروجی سیال گرم افزایش و دمای خروجی سیال سرد کاهش میی ابند.افزایش ضخامت رسوب موجب کاهش سطح مقطع آزاد جریان سیال و افزایش سرعت جریان سیال و در نهایت منجر به افزایش افت فشار می شود. حداکثر افزایش افت فشار درسمت لوله و سمت پوسته در بین حالت های مختلف ضخامت رسوب نسبت به حالت تمیز، به ترتیب 42 درصد و 92 درصد م یباشند. با افزایش ضخامت رسوب، ضریب انتقال حرارتجابجایی محلی و متوسط در سمت لوله و سمت پوسته نسبت به حالت تمیز افزایش میی ابد. حداکثر افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی متوسط در سمت لوله و سمت پوسته در بین حالت های مختلف ضخامت رسوب نسبت به حالت تمیز، بهترتیب 15 درصد و 22 درصد می باشند. با این وجود، با افزایش ضخامت رسوب، ضریب کلی انتقال حرارت و بازده مبدل حرارتی نسبت به حالت تمیز کاهش قابل ملاحظه ای مییابند.با کاهش ضریب هدایت حرارتی در سمت پوسته، ضریب کلی انتقال حرارت و بازده مبدل حرارتی کمتر نیز خواهند شد. حداکثر کاهش ضریب کلی انتقال حرارت و بازده مبدلحرارتی در بین حال تهای مختلف رسوب مورد بررسی نسبت به حالت تمیز، به ترتیب 79 درصد و 78 درصد میباشند

کلیدواژه ها:

رسوب ، مطالعه عددی ، مبدل حرارتی دولوله ای ، جریان متلاطم