بررسی اثر پارامتر‌های هندسی پره‌های طولی خارجی و جریان سیال بر کارایی مبادله‌کن‌های گرمایی عمودی تحت انتقال گرمای جابجایی آزاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در کار حاضر به ‌مطالعه عددی یک مبادله‌کن گرمایی استوانه‌ای پره‌دار قائم که با جریان لایه ای و طبیعی هوای محیط اطراف تبادل گرما می‌کند پرداخته شده است. در این بررسی ‌هندسه‌های مختلف پره‌های طولی خارجی (مستطیلی، ذوزنقه ای، مثلثی) با چهار دمای متفاوت سیال ورودی لوله بررسی شده است. شبیه سازی با مدل سه بعدی و به روش حجم محدود انجام یافته است. به ‌منظور افزایش کارایی پره انتخاب شده پارامترهای هندسی موثر مانند ضخامت، ارتفاع و تعداد پره ها‌ مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. در ادامه عملکرد مبادله‌کن گرمایی به ‌ازای دبی‌های جرمی مختلف سیال گرم مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه نتایج کار حاضر با مدل مرجع به کار رفته افزایشی حدود 10 درصد در کارایی لوله پره‌دار را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Prashant M Khanorkar., Thombre R E., CFD analysis of natural convection flow through vertical pipe. Int. J. Mech. Eng. & Rob. Res. Vol. 2, pp 371–378, 2013.
[2] Young Hwan Joo., Sung Jin Kim., Thermal optimization of vertically oriented internally finned tubes in natural convection. Int J Heat Mass Transf, Vol. 93, pp 991–999, 2016.
[3] Yan Qiu., Maocheng Tian., Zhixiong Guo., Natural convection and radiation heat transfer of an externally finned tube vertically placed in a chamber. Heat Mass Transfer, vol. 49, pp. 405–412, 2013.
[4] Beata Niezgoda-Z_elasko., Jerzy Zelasko., Free and forced convection on the outer surface of vertical longitudinally finned tubes. Experimental Thermal and Fluid Science, vol 57, pp. 145–156, 2014.
[5] Sajedi R., Taghilou M., Jafari M., Experimental and numerical study on the optimal fin numbering in an external extended finned tube heat exchanger. Applied Thermal Engineering, vol. 83, pp. 139-146, 2015.
[6] Byoung Hoon An., Hyun Jung Kim., Dong-Kwon Kim., Nusselt number correlation for natural convection from vertical cylinders with vertically oriented plate fins. Experimental Thermal and Fluid Science, vol 41, pp. 59–66, 2012.
[7] Daeseok Jang., Se-Jin Yook., Kwan-Soo Lee., Optimum design of a radial heat sink with a fin-height profile for high-power LED lighting applications. Applied Energy, vol. 116, pp. 260–268, 2014.
[8] Kuen Tae Park., Hyun Jung Kim., Dong-Kwon Kim., Experimental study of natural convection from vertical cylinders with branched fins. Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 54, pp. 29–37, 2014.
[9] Qie Shen., Daming Sun., Ya Xu, Tao Jin., Xu Zhao., Ning Zhang., Ke Wu., Zhiyi Huang., Natural convection heat transfer along vertical cylinder heat sinks with longitudinal fins. International Journal of Thermal Sciences, pp.1-8, 2015.
[10] Myoung woo Lee., Hyun Jung Kim., Dong-Kwon Kim., Nusselt number correlation for natural convection from vertical cylinders with triangular fins. Applied Thermal Engineering, vol.93, pp.1238–1247, 2016.
[11] Jong Bum Lee., Hyun Jung Kim., Dong-Kwon Kim., Experimental Study of Natural Convection Cooling of Vertical Cylinders with Inclined Plate Fins. Energies, vol.9, pp. 391, 2016.
[12] Bergman L.,  Lavine A.S., Incropera F.P., DeWitt D.P., Introduction to Heat Transfer, Wiley, 2006.
[13] Holman J. P., Heat Transfer, Mc Graw-Hill, 2010.