بررسی عددی تاثیر نوار مارپیچ بر رسوب گذاری درون لوله مبدل حرارتی

در پژوهش حاضر تاثیر جایگذاری نوار مارپیچ درون لوله بر میزان انتقال حرارت، افت فشار و رسوب گذاری درون لوله مبدل حرارتی مورد مطالعه قرار گرفته است. جریان توسعه یافته، دائم و آشفته سیال با عدد رینولدز در محدوده بین 10000 تا 20000 درون لوله برقرار بوده و تنها یک گام از نوار مارپیچ برای شبیه سازی در نظر گرفته شده است.برای گسسته سازی معادلات جریان سیال و انتقال حرارت از روش حجم محدود استفاده شده و معادلات به دست آمده توسط الگوریتم سیمپل در نرم افزار فلوئنت حل شده است. برای سنجش اعتبار نتایج بدست آمده، مقادیر ضریب اصطکاک و عدد ناسلت حاصل از شبیه سازی برای حالت لوله خالی، با روابط شناخته شده مربوط به این ضرایب مقایسه شده است.نتایج نشان دهنده افزایش انتقال حرارت و تنش برشی وارد بر دیواره لوله است. بیشترین درصد افزایش عدد ناسلت مربوط به عدد رینولدز 12000 و به میزان 54 درصد مشاهده شده است. بیشترین درصد افزایش در ضریب اصطکاک مربوط به عدد رینولدز 10000 به میزان 65 درصد است. با محاسبه معیار کلی ارزیابی عملکرد حرارتی، بیشترین عملکرد کلی مربوط به عدد رینولدز 20000 به میزان 1/22 میباشد . مقدار بیشینه افزایش تنش برشی وارد بر دیواره لوله در عدد رینولدز 10000 و به اندازه 147 درصد است. نتایج بدست آمده برای تنش برشی نشان میدهد که استفاده از این آشفتهساز میتواند میزان رسوبگذاری در مجاورت دیواره لوله را به نحو موثری کاهش دهد. بررسی سرعت سیال در ناحیه میان نوار مارپیچ و دیواره لوله، افزایش سرعت محوری سیال و ایجاد سرعت مماسی در این ناحیه نسبت به لوله بدون نوار مارپیچ را نشان میدهد که هر دو عامل به کاهش رسوب گذاری کمک میکند. همچنین کاهش دمای سیال در مجاور دیواره لوله برای مکانیزم های تولید رسوب وابسته به دمای نزدیک سطح، میتواند منجر به کاهش میزان رسوب شود.

کلیدواژه ها:

آشفته ساز ، نوار مارپیچ ، رسوبگذاری