مطالعه عددی انتقال حرارت درون مبدل حرارتی دولوله ای آکنده از ماده متخلخل برای جریان سیال مغشوش

در مطالعه حاضر، انتقال حرارت درون یک مبدل حرارتی دولوله‏ای آکنده از ماده متخلخل فلزی بررسی شده ‏است. بر خلاف اکثر مطالعات پیشین موجود در این زمینه، جریان سیال درون لوله‏های مبدل حرارتی مغشوش در نظر گرفته شده است که با شرایط عملکردی واقعی این مبدل ها در صنعت تطابق بیشتری دارد. معادلات جریان سیال و انتقال حرارت با استفاده از روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم سیمپل بر روی یک شبکه هم مکان گسسته شده‏اند. معادلات گسسته شده با نوشتن یک برنامه عددی در زبان فرترن حل گردیده و و تاثیر مشخصات ماده متخلخل و رینولدز جریان سیال بر روی انتقال حرارت در مبدل حرارتی دولوله ای مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس نتایج و با بررسی مقدار تخلخل در محدوده ی 0.8 تا 0.95، قطر حفره ماده متخلخل از 1 تا 6 میلی متر و جنس های مختلف ماده متخلخل مشاهده می شود که کاهش مقدار تخلخل، افزایش قطر حفره و استفاده ماده متخلخل از جنس مس (با ضریب هدایت حرارتی بالا)، انتقال حرارت را افزایش می دهد. در بهترین حالت ضریب انتقال حرارت کلی مبدل حرارتی دولوله ای تا 7 برابر بهبود می یابد. همچنین نتایج نشان می دهد با تغییر عدد رینولدز جریان مغشوش از 10000 تا 80000 نسبت بهبود انتقال حرارت در مبدل حرارتی تغییر چندانی ندارد. معیار ارزیابی عملکرد که اثرات همزمان افت توان پمپ و توان حرارتی را بررسی می کند نیز نشان می دهد که سهم اتلاف توان پمپ در اثر استفاده از ماده متخلخل بالاست و برای کاهش آن می توان قطر حفره ماده متخلخل را افزایش داد.