بررسی عددی تأثیر نوار مارپیچ بر رسوب گذاری درون لوله مبدل حرارتی

در این تحقیق تأثیر نوار مارپیچ به عنوان یکی از متداول ترین آشفته سازها، بر انتقال حرارت، افت فشار و میزان رسوب گذاری درون لوله مبدل حرارتی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور هندسه یک نوع نوار مارپیچ جدید در نرم افزار طراحی مدل انسیس تولید و شبکه بندی شده و برای حل به نرم افزار فلوئنت فرستاده شده است. عدد رینولدز جریان در محدوده بررسی در نظر گرفته شده است. برای معتبرسازی نتایج بدست آمده، از روابط معمول برای اعداد ناسلت و ضریب اصطکاک مربوط به جریان آشفته درون لوله استفاده شده است. با توجه به طول لوله در مبدل های حرارتی و تکرار هندسه آشفته ساز در آن، تنها یک گام°180 از آشفته ساز و لوله برای مدلسازی به صورت جریان کاملاً توسعه یافته در نظر گرفته شده است. برای مدلسازی تلاطم از مدل آشفتگی ، نسخه ، در این مسئله استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده افزایش انتقال حرارت و تنش برشی بر دیواره لوله است. بیشترین درصد افزایش عدد ناسلت مربوط به عدد رینولدز 12000 و به میزان 54 درصد مشاهده شده است. بیشترین درصد افزایش در ضریب اصطکاک مربوط به عدد رینولدز 10000 به میزان 65 درصد است. با محاسبه معیار کلی ارزیابی عملکرد حرارتی، بیشترین عملکرد کلی حرارتی مربوط به عدد رینولدز 20000 به میزان 22/1 می باشد. مقدار ماکزیمم افزایش تنش برشی دیواره لوله در عدد رینولدز 10000 و به اندازه 147 درصد است. نتایج بدست آمده برای تنش برشی نشان می دهد که استفاه از این آشفته ساز می تواند میزان رسوب گذاری در دیواره لوله را به نحو موثری کاهش دهد. بررسی سرعت سیال در ناحیه نزدیک دیواره میان نوار مارپیچ و دیواره افزایش سرعت محوری سیال و ایجاد سرعت مماسی در این ناحیه نسبت به لوله بدون نوار مارپیچ را نشان می دهد که هر دو عامل به کاهش رسوب گذاری کمک می کند.