شماره ركورد
30488
پديد آورنده
محمد اوركي پوري
عنوان
تحليل عددي افت فشار و انتقال حرارت جريان آرام در محيط متخلخل مارپيچ حلزوني
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - تبديل انرژي
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/11/02
استاد راهنما
دكتر حميد صفاري
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
عملكرد مبادله گر گرما با استفاده از روشهاي افزايش انتقال حرارت بهبود مي يابد. مبادله گر گرماي حلزوني به دليل مزايايي از قبيل ساختار ساده، راندمان انتقال حرارت بالا، هزينه نگهداري پايين، مساحت اشغالي كوچكتر و غيره كاربرد فراواني دارد. مؤلفه شعاعي سرعت تحت تأثير نيروهاي گريز از مركز در گذرگاه حلزوني، به شكلي ايجاد مي شود كه جريان در بخش بيروني لوله سريعتر از بخش دروني حركت كرده و اين اختلاف سرعت، جريان ثانويه را بوجود مي آورد. از اين رو، ضمن كوچكتر شدن اندازه مبادله گر گرما، خطوط جريان خميده سبب افزايش نرخ مومنتوم و ضريب انتقال حرارت مي شود.
در اين پايان نامه، پارامترهاي انتقال حرارت، افت فشار، ضريب اصطكاك، تخلخل و معيار ارزيابي عملكرد جريان آرام با در نظر گرفتن آب به عنوان سيال پايه، در يك مبادله گر گرماي حلزوني تخت به صورت عددي شبيه سازي شده است. معادلات حاكم با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي به كمك نرم افزار فلوئنت و در محدوده عدد رينولدز 500 تا 2000 حل شده است. روش حل، به صورت كوپل مي باشد و حل معادلات به صورت مرتبه دوم و به روش شبه گذرا انجام گرفته است.
پس از صحت سنجي روش حل عددي در مقايسه با نتايج تجربي موجود در مقاله پايه، تأثير پارامترهاي هندسي و مشخصات جريان ( شامل تعداد چرخش 3، 4، 5 و 6 دور، رينولدز 500، 1000، 1500 و 2000، افزودن محيط متخلخل با ضريب تخلخل 0/9 و اعداد دارسي 0/1 ، 0/01 ، 0/001 و 0/0001 ) بر ويژگي هاي انتقال حرارت و افت فشار مطالعه شده است. شاخص ارزيابي عملكرد نشان مي دهد، استفاده از شش دور چرخش و افزودن محيط متخلخل با عدد دارسي 0/1 در رينولدز 500 ، به ميزان 615 درصد بر بهبود فرايند انتقال حرارت تاثيرگذار مي باشد و اين روش مي تواند در كاربردهاي عملي مورد استفاده قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/11/30
عنوان به انگليسي
Numerical Analysis of Laminar Flow Pressure drop and Heat Transfer in Spiral Tube Filled with Porous Media
تاريخ بهره برداري
1/21/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد اوركي پوري
چكيده به لاتين
The performance of the heat exchanger is enhanced by using increasing heat transfer methods. Flat spiral heat exchanger has many applications, due to advantages such as simple structure, high heat transfer efficiency, low maintenance cost, smaller occupied area, etc. Radial component of velocity is created under the influence of centrifugal forces in the spiral passage, as the way that the flow in the outer part of the pipe moves faster than the inner part, and this velocity difference creates the secondary flow. Therefore, while reducing the size of the heat exchanger, curved streamlines increase the momentum rate and heat transfer coefficient.
In this thesis, considering water as the base fluid, heat transfer, pressure drop, friction coefficient, porosity and performance evaluation criteria parameters for laminar flow, are numerically simulated in a flat spiral heat exchanger. The governing equations have been solved using the computational fluid dynamics method with the fluent software and in the Reynolds number range of 500 to 2000. The solver scheme is the coupled algorithm and equations are solved by the second order and pseudo transient method.
After validating the numerical solution method in comparison with the experimental results in the basic article, the effect of geometric parameters and flow characteristics (including the number of rotations of 3, 4, 5 and 6 cycles, Reynolds numbers 500, 1000, 1500 and 2000, adding porous media with porosity coefficient 0.9 and Darcy numbers of 0.1, 0.01, 0.001 and 0.0001) on heat transfer characteristics and pressure drop has been studied. The performance evaluation criteria shows that the use of six cycles and the addition of a porous medium with a Darcy number of 0.1 at Reynolds 500 affects the improvement of the heat transfer process by 615% and this method can be used in experimental applications.
كليدواژه هاي فارسي
مبادله گر گرماي حلزوني , انتقال حرارت , افت فشار , محيط متخلخل , جريان آرام
كليدواژه هاي لاتين
Spiral Tube Heat Exchanger , Heat Transfer , Pressure drop , Porous Medium , Laminar Flow
Author
Mohamad Oraki pouri
SuperVisor
Dr. Hamid Saffari