بررسی عددی میدان جریان و انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی دولوله ای با نوارهای تابیده

در پروژه حاضر، اثر استفاده از نوارهای تابیده بر میزان انتقال حرارت و افت فشار در مبدل دو لوله ای به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، هندسه سه بعدی مبدل حرارتی در دو حالت بدون نوار تابیده و با نوار تابیده مدل سازی شد. برای بررسی جزئیات اثر نوارها از دو نوع نوار تابیده با نسبت پیچش 3 و 5 استفاده شد. ابتدا در نرم افزار طراحی گمبیت مدل سازی انجام شد و شبکه بندی ایجاد شده برای حل به نرم افزار فلوئنت فرستاده شد. برای معتبر سازی نتایج بدست آمده، از نتایج تجربی ثبت شده از مبدل حرارتی موجود در واحد پالایشگاه نفت تهران استفاده شد. برای مدل سازی تلاطم از روش نسخه تحقق پذیر استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان داد، بر مبنای دبی جرمی ورودی ثابت، میزان رشد انتقال حرارت با نوارهای تابیده نسبت به حالت لوله خالی در عدد رینولدز 5000 نزدیک به 36 درصد می باشد. از نقطه نظر افت فشار هم بررسی های عددی آشکار کرد، میزان افت فشار لوله های دارای نوار تابیده نسبت به لوله خالی، در عدد رینولدز 5000 با نسبت پیچش 3 به میزان 47 درصد و برای نسبت پیچش 5، به میزان30 درصد ایجاد می کند. علاوه بر موارد ذکر شده انتقال حرارت انجام شده بر مبنای تغییر آنتالپی در فرآیند چگالش روی سطح خارجی لوله میانی بوده که شرایط انجام و تحلیل عددی چگالش با استفاده از کدنویسی برای نرم افزار فلوئنت انجام شده است. تحلیل و بررسی انجام شده به دلیل تراکم شبکه بندی با y+ کمتر از یک صورت گرفته است. علاوه بر این بر مبنای معیار عملکرد مبدل های حرارتی مشخص شد، برای نسبت پیچش 3، در عدد رینولدز 5000 تا 19 درصد افزایش بازدهی نسبت به لوله خالی ایجاد می شود، همچنین افزایش عدد رینولدز هم در افزایش بازدهی نوارهای تابیده موثر بوده است.