شبیه سازی cfd اثر نوع سیال بر عملکرد حرارتی- هیدرولیکی مبادله کن گرما لوله تخت- پره موجدار

دامنه موج یکی از مشخصه های هندسی موثر بر عمل کرد مبدل حرارتی فشرده صفحه ای پره موجی است. روابط جدیدی برای لحاظ کردن دامنه موج در طراحی این نوع مبدل ها مورد نیاز است. در این مقاله، اثر دامنه موج بر ضریب کلبرن (j ) و ضریب اصطکاک فانینگ (f ) بررسی می شود. ضریب j معیاری از شدت انتقال حرارت و ضریب f متناسب با افت فشار است. در این بررسی، شبیه سازی سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی کانال موجی یک مبدل انجام شد. این کانال دارای ارتفاع 8 ، گام 2 و طول های2/43 و 8/64 میلی متر است. اطلاعات تجربی منتشر شده در مورد این کانال با دامنه موج 5/1 در دسترس است. بنابراین، ابتدا شبیه سازی با این دامنه موج و در اعداد رینولدز 600 تا 6500 انجام شد. نتایج شبیه سازی با اطلاعات تجربی تطابق خوبی داشته و مقادیر متوسط خطا برای j و f به ترتیب 7 و 4 درصد شد. در مرحله دوم، شبیه سازی کانال با دامنه موج های 5/0، 1، 2 ، 5/2 و 3 میلی متر انجام شد. نتایج نشان می دهد که دامنه موج روی ضرایب j و f موثر است. با افزایش دامنه موج، در جریان های آرام و آشفته، هر دو ضریب بیشتر می شوند. اما، تاثیر دامنه موج بر ضریب f بیشتر است. با روش پردازش منحنی چند متغیره، دو رابطه برای j و f برحسب عدد رینولدز و ابعاد هندسی مختلف کانال موجی به ویژه دامنه موج به دست آمد. برای تعیین هر یک از این روابط از اطلاعات آزمایشگاهی و محاسبه شده قبلی و نتایج محاسبه شده جدید و با لحاظ اثر دامنه موج استفاده شد. این روابط برای مبدل های حرارتی فشرده صفحه ای پره موجی و سیال خنک کننده هوا، قابل استفاده است. نتایج عددی نشان دادند که زمانیکه نوع سیال کاری تغییر کند، مقدار ضریب f تغییری نمی کند، اما مقدار ضریب j مطابق با نوع سیال متفاوت می باشد. بنابراین، روابط کلی برای عمکلرد حرارتی و اصطکاکی برای سیالات خنک کننده متفاوت با اعداد پرانتل مختلف 7/0، 7 و 150، در پره ی موجدار با مشخصه های هندسی مختلف ارتفاع پره، گام پره، دامنه موج، طول پره، ضخامت پره و طول موج پره در محدوده ی وسیعی از عدد رینولدز 200 تا 7500 برای هر دو رژیم جریان آرام و درهم پیشنهاد شدند.