بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ، هدف مطالعه و بررسی عددی جریان و انتقال حرارت از مجموعه لوله های بادامکی است که به صورت ضربدری چیده شده اند . برای این منظور ابتدا هندسه مجموعه لوله ها رسم و مش بندی شده و سپس در نرم افزار Ansys-fluent برای اعداد ینولدز 27.000 ReD 42.500 و دمای سطوح لوله بین 78-85 درجه سانتی گراد تحلیل صورت گرفته است .
نتایج نشان دهنده وابستگی ضریب درگ و عدد ناسلت به مکان لوله در مجموعه لوله ها و همچنین عدد رینولدز است . لوله های ستون اول بیشترین مقدار ضریب درگ را دارند در صورتی که عدد ناسلت آنها در مقایسه با سایر لوله ها کمتریم مقدار می باشد . علاوه بر این افت فشار از این مجموعه لوله ها حدود %92 کمتر از مجموعه لوله های دایره ای می باشد .
-1 مقدمه
مطالعه جریان و انتقال حرارت در اطراف اجسام انحنادار1 تک و چند پوسته ای دارای کاربردهای گسترده ی مهندسی مانند مبدل های حرارتی ، برجهای خنک کننده ، خنک کننده های الکترونیکی است . چندین نویسنده در مورد جریان پدیده انتقال حرارت منتشر شده در اطراف پوسته کتاب هایی نوشته اند مانند کایز و لندن[1] 2، هورنر3 و .[2]... تراب[3] گزارش داده که شبکه های آشفته منجر به افزایش انتقال حرارت در مجموعه لوله های صفحه ای می شود . استنسیو[4] 4 و همکارانش یافته اند که افزایش رینولدز باعث کاهش فاصله بهینه از سیلندری به سیلندر دیگر می شود .
ویلسون و باسیونی5 [5] به این نتیجه رسیدند که انتخاب طول باریک و طویل با نسبت a 3 برای بانک لوله مدور ، به منظور داشتن عملکرد وتراکم بهتر است. مطالعات مندهنی[6] 6 و همکارانش نشان داد که با کاهش مقدار تخلخل و افزایش ارزش اعداد پرانتل و رینولدز ، مقدار متوسط عدد ناسلت از مجموعه لوله های مدور افزایش می یابد .
یو[7] 7 و همکارانش نشان دادند که متوسط عدد ناسلت لوله های دوم و سوم در مجموعه لوله های مجهول ، بالاتر از لوله اول است . همچنین بهینه سازی سیم پیچی مبدل های حرارتی لوله ، با انتخاب یک قطر مناسب از پوسته با فضای خالی و مناسب برای یک قطر پره انتخاب می شود .
در یک مجموعه کوچک نشان داده شد که برای کاهش فشار زمین لوله بیش از پیش باید گسترده شود . یکی از جنبه های مورد توجه بسیاری از دانشمندان ، مطالعه جریان و انتقال حرارت از چند پوسته در مبدل های حرارتی که در آن کاهش افت فشار و افزایش انتقال حرارت وجود دارد ، می باشد . که در آن ها چندین مورد مطالعه در مورد جریان و انتقال حرارت از لوله های غیر مدور لوله وجود دارد . در مطالعات ، نشان داده شده است که نسبت لوله های مدور مبدل های حرارتی پره ، یک لوله بیضوی به علت افت فشار کمتر و راندمان پره بالاتر ، عملیات را بهتر انجام میدهد
همچنین دریافتند که لوله های بیضوی عملکرد بهتری نسبت به دایره ای دارند و به این نتیجه رسیدند که لوله بیضوی در زاویه صفر ، شوک می خورد و عملکرد حرارتی بالاتری دارد . مشخص شده است که در یک لوله بیضوی با پره های طولانی ، موقعیت پره در لوله های بیضوی ، اثرات آن در ضریب اصطکاک و انتقال حرارت قابل مشاهده است . همچنین گزارش شد که در خط مجموعه لوله ها ، نرخ رسوب لوله های بیضوی شکل %73 کمتر از لوله های دایره ای است . نوری بروجردی و لواسانی اندازه گیری تجربی جریان و حرارت و ویژگی های انتقال در اطراف لوله بادامکی را انجام دادند
علاوه بر این ، چندین نویسنده ژنراتور گردابه ای را به منظور افزایش عملکرد حرارتی مبدل های حرارتی مورد استفاده قرار دادند . همچنین یافتند که افزودن ژنراتور گردابه ای ، انتقال حرارت را با تأثیر بر افت فشار نشان می دهد که افت فشار در آن کاهش می یابد . با این حال نشان دادند که ممکن است افزایش انتقال حرارت با کاهش افت فشار در استفاده از ژنراتور گردابه ای طولی رخ دهد
مقایسه در دیگر نوشته ها در استفاده از مجموعه لوله های ساده شکل ، عملکرد بالاتر هیدروترمال را شامل می شود و کمتر نیاز به توان پمپ بسیار پایین است به این دلیل که مقاوت هیدرولیک پایین است -15] .[14 از آنجا که لوله های بادامکی نسبت به لوله های مدور ضریب درگ8 پایین است ، انتقال حرارت در مجموعه لوله با چیدمان ضربدری در مقایسه با مجموعه خطوط لوله بالاتر می شود .[15] هدف از این مطالعه تجربی بررسی ویژگی های جریان و انتقال حرارت در اطراف لوله بادمکی و مجموعه لوله در چیدمان ضربدری در جریان هوا است .
-2 عملیات تجربی
مشخصات لوله بادامکی در شکل 1 نشان داده شده است . این لوله از دو دایره با دو قوس مماس به آن ها و از ورق فولاد تجاری که 0/7 میلی متر از ضخامت دیواره را شامل شده ، تشکیل شده است . قطر لوله ها مشابه و برابر با D=8mm ، D=16mm و فاصله بین مراکز آن ها L=15/75mm است .
یک لوله آزمایش با طول 31cm ، به منظور اندازه گیری ضریب درگ لوله بادامکی از مجموعه لوله ها ، لحاظ شده است . برای اندازه گیری فشار استاتیک بر روی سطح لوله با استفاده از یک فشار سنج دیفرانسیل دیجیتال ، چهارده سوراخ با قطر 1mm بر روی لوله آزمایش حفر شد . چهار لوله های آزمایش با طول 22cm برای اندازه گیری انتقال حرارت ساخته شده است. به منظور کاهش گرما انتقال از این سطوح دو سر لوله های آزمایش را با استفاده از الاستومری عایق لوله های حرارتی ، عایق کردند .
شکل . 1 شماتیک یک لوله بادامکی - a فشار درگ - bتست انتقال حرارت لوله
شکل 2 نشان می دهد چهارده لوله بادامکی واقع در تونل باد در بخش آزمون قرار داده شده است . فضای بین دو لوله پشت سر هم توسط SL زمین طولی تعریف شده و فضای بین لوله های جانبی توسط زمین عرضی ST تعریف شده است . در این مطالعه نسبت عرضی زمین Deq 1.25 ST و نسبت طولی زمین Deq 1.5,2 SL است
