شبیه سازی عددی عملکرد پرههای حلقهای و دندانهدار در مبدل حرارتی

مبدل های لوله ای پره دار جزء مبدل های فشرده هستند که از ویژگی های بارز آن ها می توان به سطح تبادل حرارتی بالا و اشغال فضای کمتر اشاره کرد. این مبدل ها برای تبادل حرارت بین دو سیال گاز و مایع مورد استفاده قرار می گیرند. در این پژوهش نتایج عددی و آزمایشگاهی ضریب انتقال حرارت و ضریب افت فشار پره های حلقه ای و دندانه دار با آرایش مثلثی با هم مقایسه شده است. نتایج آزمایشگاهی در نظر گرفته شده برای پره های حلقه ایی توسط پژوهشگرانی به نام بریگز- یانگ، هویت، رابینسون- بریگز، ربس- ایکلس- سباتینو و برای پره های دندانه دار توسط ارلینگ نس و وایرمن به دست آمده اند. نمونه مورد نظر برای حل عددی به صورت سه بعدی انتخاب شده و روش عددی ناویر- استوکس میانگین گیری شده رینولدز (k-ε) برای مدل سازی آشفتگی به کار رفته است. در این پژوهش که در محدوده ی عدد رینولدز بین 5000 تا 20000 انجام شده است، مشاهده می شود که در صورت جایگزینی پره های دندانه دار به جای پره های حلقه ای، ضریب انتقال حرارت 5/6 درصد و ضریب افت فشار 58 درصد افزایش می یابد. علت این افزایش، بیشتر شدن میزان آشفتگی جریان به دلیل هندسه پره و همچنین نفوذ جریان سیال به ریشه پره ها می باشد. نتایج آزمایشگاهی نیز نشان میدهد که در صورت جایگزینی پره های دندانه دار به جای پره های حلقه ای، ضریب انتقال حرارت 4 درصد و ضریب افت فشار 45 درصد افزایش مییابد.

کلیدواژه ها:

پره حلقه ای ، پره دندانه دار ، دینامیک سیالات محاسباتی ، دسته لوله های پره دار ، ضریب انتقال حرارت ، ضریب افت فشار