بهبود عملکرد چگالنده هوایی نیروگاهی با کاربرد پره‌های نانوکامپوزیتی در فاصله‌های هوایی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

در کار حاضر به منظور بهبود عملکرد چگالنده‌های هوایی نیروگاهی تأثیر تغییر همزمان جنس ماده‌ سازنده پره‌های دسته‌لوله و فاصله هوایی بین ردیف پره‌های مربوط به دسته‌لوله‌های متوالی بر عملکرد چگالنده هوایی مورد بررسی قرار گرفته است. تغییر این فاصله هوایی و همچنین جنس ماده‌ سازنده پره می‌تواند بر روی ضریب انتقال گرما و افت فشار جریان هوا، وزن دسته‌لوله و فرسایش ناشی از ذرات جامد موثر باشد. در این مقاله ابتدا در فاصله‌های هوایی مختلف، ماده مناسب برای پره تعیین شده و سپس تأثیر شرایط دمایی محیط در فاصله‌های هوایی مختلف بر عملکرد ترموهیدرولیکی جریان سمت هوای دسته‌لوله منتخب، بررسی و مطالعه شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که در بین 54 دسته‌لوله مورد بررسی در صورت استفاده از دسته‌لوله‌های M5 و انتخاب فاصله هوایی یک میلی‌متر، جریان در سمت هوای دسته‌لوله عملکرد ترموهیدرولیکی بهتری خواهد داشت به طوری که عدد ناسلت به میزان 2/57 % افزایش، PEC به میزان 4/64 % افزایش، ضریب اصطکاک به میزان 9/7% کاهش و وزن کلی دسته‌لوله‌ها به میزان 8/10% کاهش خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Mangrulkar, C.K., et al., Thermal performance escalation of cross flow heat exchanger using in-line elliptical tubes. Experimental Heat Transfer, Vol.3, No.7, pp. 1-26, 2020.
  • اتحاد, ا. و ع. الهامی امیری, بررسی عددی تاثیر هندسه بلوک های متخلخل بر افزایش انتقال گرمای همرفتی و افت فشار در جریان نانو سیال درون کانال ها. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د.51، ش.4، ص. 31-40، 1400.
  • درستکار, م. و آ. میرعبداله لواسانی, عملکرد هیدرولیکی - گرمایی یک مبادله کن گرمایی لوله ای غیر دایروی با پره کنگره ای. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 51، ش. 4، ص. 387-394، 1400.
  • Chamoli, S., et al., Numerical optimization of design parameters for a modified double-layer microchannel heat sink. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 138, pp. 373-389, 2019.
  • توکل, م.م., ح. سعادت, و م. یعقوبی, بررسی تجربی ساختار حرارتی و انتقال حرارت همرفتی از مجموعه پره های سوراخدار با یک سوراخ متقاطع. مجله مکانیک سازه ها و شاره ها، د. 5، ش. 3، ص. 197-208، 1394.
  • Bhattacharyya, S., et al., Thermohydraulic characteristics of inline and staggered angular cut baffle inserts in the turbulent flow regime. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 140, No.3, pp. 1-18, 2019.
  • Makarigakis, A.K. and B.E. Jimenez-Cisneros, UNESCO’s Contribution to Face Global Water Challenges. Water, Vol. 11, No. 2, pp. 388, 2019.
  • Deng, H., J. Liu, and W. Zheng, Analysis and comparison on condensation performance of core tubes in air-cooling condenser. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 135, pp. 717-731, 2019.
  • Huang, X., et al., Effects of geometric structures of air deflectors on thermo-flow performances of air-cooled condenser. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 118, pp. 1022-1039, 2018.
  • Davies III, W.A. and P. Hrnjak, Heat transfer and flow regimes during counter-flow steam condensation in flattened-tube air-cooled condensers. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 147, pp. 118930, 2020.
  • Davies III, W.A., et al., Heat transfer and flow regimes in large flattened-tube steam condensers. Applied Thermal Engineering, Vol. 148, pp. 722-733, 2019.
  • Deng, H. and J. Liu, Performance prediction of finned air-cooled condenser using a conjugate heat-transfer model. Applied Thermal Engineering, Vol. 150, pp. 386-397, 2019.
  • Yang, L., et al., Thermal-flow characteristics of the new wave-finned flat tube bundles in air-cooled condensers. International Journal of Thermal Sciences, Vol. 53, pp. 166-174, 2012.
  • Duan, F., et al., Numerical study of laminar flow and heat transfer characteristics in the fin side of the intermittent wavy finned flat tube heat exchanger. Applied Thermal Engineering, Vol. 103, pp. 112-127, 2016.
  • Lin, J., et al., Improving Air-Side Heat Transfer Performance in Air-Cooled Power Plant Condensers. Applied Thermal Engineering, Vol.170, pp.114913, 2020.
  • Jin, R., et al., Thermo-flow performances of air-cooled condenser cell with oblique finned tube bundles. International Journal of Thermal Sciences, Vol. 135, pp. 478-492, 2019.
  • Du, X., et al., Heat transfer enhancement of wavy finned flat tube by punched longitudinal vortex generators. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 75, pp. 368-380, 2014.
  • Xiao, L., et al., Experimental study on heat transfer enhancement of wavy finned flat tubes by water spray cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 110, pp. 383-392, 2017.
  • Xiao, L., et al., Numerical study on performance improvement of air-cooled condenser by water spray cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 125, pp. 1028-1042, 2018.
  • Xu, B., et al., System-level analysis of a novel air-cooled condenser using spray freezing of phase change materials. Applied Thermal Engineering, Vol. 131, pp. 102-114, 2018.
  • پرویزی س. و همکاران، بررسی آزمایشگاهی خواص مکانیکی ﻧﺎﻧﻮﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ AA 6061 / SiC ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻓﺮاﯾﻨﺪ اﺻﻄﮑﺎﮐﯽ اﻏﺘﺸﺎﺷﯽ چند ﻣﺮﺣﻠﻪ ای. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 50، ش. 1، ص. 55-60، 1399..
  • Selvam, C., et al., Overall heat transfer coefficient improvement of an automobile radiator with graphene based suspensions. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 115, pp. 580-588, 2017.
  • Aghareb Parast, M.S., et al., Investigation on effects of lubrication and heat treatment on fretting fatigue behavior of aluminum-matrix nano-composite. Modares Mechanical Engineering, Vol. 21, No. 8, 2021.
  • آزادی م.، زمردی پور م. و فریدون ع. ، مطالعه اثر نرخ بارگذاری بر خواص کششی آلیاژ آلومینیوم و نانو کامپوزیت پایه آلومینیومی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 51، ش. 1، ص. 9-18، 1400.
  • Sharifianjazi, F., et al., Hydroxyapatite Consolidated by Zirconia: Applications for Dental Implant. Journal of Composites and Compounds, Vol. 2, No. 2, pp. 26-34, 2020.
  • Ren, Q., P. Guo, and J. Zhu, Thermal management of electronic devices using pin-fin based cascade microencapsulated PCM/expanded graphite composite. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 149, pp. 119199, 2020.
  • Vajdi, M., et al., Heat transfer and pressure drop in a ZrB2 microchannel heat sink: a numerical approach. Ceramics International, Vol. 46, No. 2, pp. 1730-1735, 2020.
  • Nekahi, S., et al., TiB2–SiC-based ceramics as alternative efficient micro heat exchangers. Ceramics International, Vol. 45, No. 15, pp. 19060-19067, 2019.
  • Arie, M., et al., An additively manufactured novel polymer composite heat exchanger for dry cooling applications. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 147, pp. 118889, 2020.
  • Nekahi, S., et al., A numerical approach to the heat transfer and thermal stress in a gas turbine stator blade made of HfB2. Ceramics International, Vol. 45, No. 18, pp. 24060-24069, 2019.
  • Wu, F., et al., Numerical investigations on flow and heat transfer of swirl and impingement composite cooling structures of turbine blade leading edge. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 144, pp. 118625, 2019.
  • Namazizadeh, M. and F. Joda, Effect of Air Gap on thermohydraulic performance of finned tube bundles. Thermal Science and Engineering Progress, Vol. 20, pp. 100687, 2020.
  • Tao, W.-Q., Numerical heat transfer , Xi’an Jiaotong University Press, Xi’an , 2001.
  • Hosseini, S.B., R.H. Khoshkhoo, and S.J. Malabad, Numerical study on polydisperse particle deposition in a compact heat exchanger. Applied Thermal Engineering, Vol. 127, pp. 330-346, 2017.
  • Saboori, A., et al., An investigation on the sinterability and the compaction behavior of aluminum/graphene nanoplatelets (GNPs) prepared by powder metallurgy. Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 26, No. 3, pp. 993-999, 2017.
  • Hansdah, G. and B.K. Sahoo, Pyroelectric Property of Binary Nitrides (AlN, GaN and InN). International Journal of Thermophysics, Vol. 40, No. 2, pp. 20, 2019.
  • Fattahi, M., et al., Aluminum nitride as an alternative ceramic for fabrication of microchannel heat exchangers: a numerical study. Ceramics International, Vol. 46, No. 8, pp. 11647-11657, 2020.
  • Dieringa, H., Properties of magnesium alloys reinforced with nanoparticles and carbon nanotubes: a review. Journal of Materials Science, Vol. 46, No. 2, pp. 289-306, 2011.
  • Hou, L., et al., Microstructure, mechanical properties and thermal conductivity of the short carbon fiber reinforced magnesium matrix composites. Journal of Alloys and Compounds, Vol. 695, pp. 2820-2826, 2017.
  • Ying, T., et al., Thermal conductivity of as-cast and as-extruded binary Mg–Al alloys. Journal of alloys and compounds, Vol. 608, pp. 19-24, 2014.
  • Patankar, S., Numerical heat transfer and fluid flow. Taylor & Francis, 2018.
  • Wang, S., Z. Guo, and Z. Li, Heat transfer enhancement by using metallic filament insert in channel flow. International journal of heat and mass transfer, Vol. 44, No. 7, pp. 1373-1378, 2001.
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
دوره 52، شماره 1 - شماره پیاپی 98
اردیبهشت 1401
صفحه 321-330

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار