بررسی اثر زاویه و طول مولد‌های گردابه با ساختار سینوسی بر عملکرد مبدل‌های حرارتی فشرده

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 27 خرداد 1403   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2024.81445.1171

نویسندگان

علی سعداله^{* 1}؛ داود براتی²؛ امیرحسین دودانگه³

¹دانشکده مهندسی مکانیک. دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

²کارشناسی ارشد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، استان تهران، ایران

³کارشناسی ارشد، دانشکده مکاترونیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، استان البرز، ایران

چکیده

استفاده روزافزون از مبدل‌های حرارتی فشرده که هم از وزن کمتری برخوردار بوده و هم فضای کوچک‌تری را به نسبت مبدل‌های بزرگ اشغال می‌کنند، سبب این موضوع شده است که مطالعه بر روی این‌گونه مبدل‌ها بیش‌ازپیش نیاز باشد. در این مقاله، هدف بررسی چند مدل پیشنهادی از این نوع مبدل‌ها با حضور مولدهای گردابه در هندسه‌های مختلف، از نظر نرخ انتقال ‌حرارت و افت ‌فشار است. برای دستیابی به این اهداف، مولدهای گردابه با ضابطة موج‌های سینوسی طراحی شده‌اند و تحت چند زاویة حمله و طول‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته‌اند تا تأثیرات این پارامترهای هندسی مختلف بر روی نرخ انتقال‌ حرارت از لوله‌ها و افت ‌فشار در طول مبدل مشخص شود. در مسئله موردنظر، هوای گرم با دمای ثابت 350 کلوین در داخل لوله‌ها و هوای سرد با دمای 300 کلوین در پوستة مبدل‌ حرارتی در جریان هستند. این مسئله در حالت پایا و به‌صورت دوبعدی در جریان آرام سیال (اعداد رینولدز بین 400 تا 1000)، با استفاده از روش المان محدود گسسته‌سازی شده و در نرم‌افزار تجاری انسیس فلوئنت مورد بررسی قرار گرفته است. طبق نتایج بدست آمده، مولدهای گردابه سینوسی در زاویه حمله 20 درجه و طول 6 میلیمتری مناسب-ترین میزان انتقال حرارت و افت ‌فشار را در میان حالات مورد بررسی به خود اختصاص دادند.

کلیدواژه‌ها

نرخ انتقال‌ حرارت؛ مبدل‌های حرارتی فشرده؛ مولدهای گردابه سینوسی؛ ضریب لاندن

مراجع