مدلسازی عددی لوله با موج مارپیچی و بررسی پارامترهای موثر بر بازده گرمایی با روش طرح آزمایش تاگوچی

مبدل های حرارتی کاربرد زیادی در صنایع نفت، گاز، صنایع غذایی، نیروگاه ها، تهویه مطبوع و ده ها واحد صنعتیدیگر دارند. بازده موجب کاهش هزینه اولیه در صنایع و صرفه جویی در منابع انرژی می گردد. یکی از روش هاییکه به موارد ذکر شده کمک قابل توجهی می کند استفاده از مغشوش کننده ها و سطوح گسترده در مبدل حرارتیمی باشد. استفاده از مغشوش کننده ها علاوه بر بهبود انتقال گرما از ایجاد رسوب در مبدل جلوگیری می کند. ولیاز طرفی استفاده از این وسایل با افت فشار همراه می باشد. مغشوش کننده ها )ایجاد جریان توربولانس( به واسطهایجاد جریان چرخشی و درهم، لایه مرزی جریان را به هم ریخته و با کوچکتر کردن ارتفاع لایه مرزی و تشکیلمجدد آن موجب افزایش انتقال حرارت می شود. در این پایان نامه از بین انواع روش های غیر فعال، استفاده از لوله باموج مارپیچ با توجه به افت فشار کمتر مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی به روش حجم محدود و در نرم افزارفلوینت صورت گرفت. در بررسی پارامترهای موثر بر عملکرد چهار پارامتر گام مارپیچ، زبری در راستای شعاع، زبریدر راستای محوری و رینولدز جریان مورد مطالعه قرار گرفت. برای دستیابی به مدل بهینه از روش طرح آزمایشتاگوچی استفاده شد که با توجه به چهار پارامتر مورد نظر و چهار سطح در نظر گرفته شده 16 مدل پیشنهادی موردبررسی قرار گرفت. در نهایت مدل بهینه لوله با موج مارپیچ با ابعاد گام مارپیچ 13 میلیمتر، ارتفاع زبری در راستایشعاع و محور به ترتیب 2 و 6 / 1 میلیمتر ارایه شد که موجب افزایش بازده در محدوده رینولدز مورد بررسی 5000 تا20000 گردید.

کلیدواژه ها:

لوله با موج مارپیچی ، گام مارپیچ ، ارتفاع زبری مارپیچ ، طرح آزمایش تاگوچی ، روش حجم سیال