بررسی عددی تأثیر تعداد پره بر نرخ افزایش انتقال گرمای داخل کانال در حضور سیال غیرنیوتنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، واحد تهران شرق، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در این پژوهش به بررسی عددی تأثیر تعداد پره و سهم دیواره پره‌دار و دیواره بدون پره از مقدار انتقال گرمای داخل یک داکت مستقیم با روش حجم محدود پرداخته شده است. تعداد پره‌ها 1، 3 و 5 عدد انتخاب شده و سیال عامل آن محلول آبی کربوکسی متیل سلولز است که یک سیال غیرنیوتنی قانون توانی می‌باشد. در هر حالت، در اعداد رینولدز و پرانتل‌های مختلف، عدد ناسلت موضعی، ضریب انتقال گرما و مقدار افت فشار درون کانال محاسبه شده است. نتیجه شده که با افزایش تعداد پره‌ها، انتقال گرمای کلی افزایش می‌یابد ولی نرخ افزایش آن غیرخطی بوده و بخاطر تغییر الگوی جریان روند کاهشی دارد. همچنین سهم مقدار انتقال گرما در دیواره پره‌دار و دیواره بدون پره روند منظمی را طی نمی‌کند و به مکان قرارگیری پره‌ها وابسته است. بهینه بودن مقدار انتقال گرما و افت فشار داخل کانال به انتخاب تعداد و جانمایی پره‌ها وابسته است لذا باید بین مقدار افزایش انتقال گرمایی که به خاطر افزایش تعداد و مساحت سطح پره‌ها بوجود می‌آید و افزایش افت فشاری که همراه است، موازنه‌ای برقرار نمود.    

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Turgut  O., Onur N., Three dimensional numerical and experimental study of forced convection heat transfer on solar collector surface. International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 36, No. 3, pp. 274-279, 2009.
[2]     Jansangsuk D., Khanoknaiyakarn C. and Promvonge P., Experimental study on heat transfer and pressure drop in a channel with triangular V-ribs," Proceedings of the International Conference on Energy and Sustainable Development: Issues and Strategies (ESD 2010), Chiang Mai, pp. 1-8, 2010.
[3]     Kim G. B., Hyun J. M., Kwak H. S., Transient buoyant convection of a power-law non-Newtonian fluid in an enclosure. International journal of heat and mass transfer, Vol. 36, No. 19, pp. 3605-3617, 2003.
[4]     Perona P., An experimental investigation of laminar–turbulent transition in complex fluids. Journal of Food Engineering, Vol. 60, No. 2, pp. 137-145, 2003.
[5]     Bilgen E.,  Natural convection in cavities with a thin fin on the hot wall. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 48, No. 17, pp. 3493-3505, 2005.
[6]     Junqi D., Jiangping C., Zhijiu C., Yimin Z. and Wenfeng Z., Heat transfer and pressure drop correlations for the wavy fin and flat tube heat exchangers. Applied Thermal Engineering, Vol. 27, No. 11, pp. 2066-2073, 2007.
[7]     Ghanbari O., Javaherdeh K., Numerical simulation of nanofluid turbulent flow in double pipe heat exchanger equipped with circular fins, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 13, pp. 51-55, 1395. (in Persianفارسی )
[8]     Osquee A., Ashjaari M. A., Numerical study of baffel effects on channel heat transform with downward step, Development of Engineering Sciences Conference, Ayandegan College of Tonekabon, Tonekabon, Iran, 1394. (in Persianفارسی )
[9]     Cevrim B., Yazicioglu A. G. and Kakac S., Experimental Analysis of Laminar Flow and Heat Transfer in Multi-Port Finned Mini-Channel. Hittite Journal of Science & Engineering, Vol. 3, No. 1, 2016.
[10] Pinho F., Whitelaw J., Flow of non-Newtonian fluids in a pipe. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics,  Vol. 34, No. 2, pp. 129-144. 1990.
[11] Yoshida T., Sato T., Oyama H., Numerical Simulation of  Mud Erosion by Water Flow in Porous Media Using Lattice Boltzmann Method. InEleventh Ocean Mining and Gas Hydrates Symposium. International Society of Offshore and Polar Engineers, 21-27 June, Kona, Hawaii, USA, 2015.