14463

14463

تحليل انتقال گرما و مدل‌سازي در مبادله‌گرهاي گرماي صفحه پره از نوع پره سوراخ‌دار

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفندماه 1393

اسفندماه 1393

دكتر حميد صفاري

مكانيك

چكيده هدف از پايان‌نامه پيش‌رو بررسي و تحليل عددي ميدان جريان و انتقال گرما در مبادله‌گرهاي گرما صفحه پره سوراخ‌دار مي‌باشد. جهت انتخاب مدل آشفتگي مناسب از لحاظ هزينه و دقت، پنج مدل آشفتگي ، ، ، و براي شبيه‌سازي مبادله‌گرهاي صفحه پره ساده مورد استفاده و مقايسه قرار گرفتند. با احتساب هدايت حرارتي در پره و بكارگيري مدل‌هاي آشفتگي، حل معادلات بقاء به‌كمك الگوريتم سيمپل‌سي، با شرط مرزي مدل پريوديك براي حالت توسعه‌يافته و محدوده عدد رينولدز جريان از 3000 تا 12000 و لحاظ دو نوع مبادله‌گر با مشخصات هندسي و جنس متفاوت، ضرايب اصطكاك فانينگ و ضريب انتقال حرارت كلبرن محاسبه شده است. در شبيه‌سازي سيال كاري هوا با خصوصيات فيزيكي ثابت در نظر گرفته شده است. در محاسبات، فقط يك لايه پره مدل‌سازي شده است. صفحه‌ها به‌صورت دما ثابت در نظر گرفته ‌شده‌اند و همچنين از مقاومت گرمايي صفحه به دليل قابليت هدايت حرارتي بالاي صفحه صرف‌نظر شده است. نتايج‌مدل‌هاي آشفتگي با نتايج تجربي موجود مقايسه شد. نتايج حاكي از آن است كه مدل ‌آشفتگي به نتايج تجربي نزديك‌تر است و در طرف مقابل مدل‌هاي ، ، نسبت به نتايج تجربي ‌خطاي بيشتري دارند. زمان حل براي مدل آشفتگي تقريبا نصف مدل آشفتگي است ولي اختلاف نتايج آن با نتايج مدل كمتر از 5/3% مي‌باشد كه اين اختلاف در رينولدز‌هاي بالا كمتر هم مي‌شود. در نتيجه مدل براي شبيه‌سازي مبادله‌گر سوراخ‌دار مورد استفاده قرار گرفته است. به منظور بررسي دو پارامتر قطر و فاصله مركز تا مركز سوراخ در ابتدا شبيه‌سازي با سه قطر متفاوت در يك فاصله سوراخ ثابت صورت گرفته است و در ادامه شبيه‌سازي با سه فاصله متفاوت در يك قطر سوراخ ثابت انجام شده است. نتايج حاكي از اين است كه با افزايش قطر سوراخ‌ها ضريب اصطكاك افزايش و ضريب انتقال حرارت كاهش پيدا مي‌كند. همچنين با افزايش فاصله سوراخ‌ها از يكديگر ضريب اصطكاك كاهش و ضريب انتقال حرارت افزايش پيدا مي‌كند. واژه‌هاي كليدي: مبادله‌گرهاي گرما فشرده، مبادله‌گرهاي گرما صفحه پره، مبادله‌گرهاي گرما صفحه پره ساده، مبادله‌گرهاي گرما صفحه پره سوراخ‌دار، جريان پريوديك، ديناميك سيالات محاسباتي