عرفان نوری

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

 

 

دانشكده­ی مهندسي

گروه آموزشی مکانیک

 

پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی

 

عنوان:

بررسی عملکرد مبدل حرارتی تودرتو با سطح داخلی مواج

 

استاد راهنما:

دكتر محسن گودرزی

 

داور: دکتر امیره نوربخش

 

پژوهشگر:

عرفان نوری

 

زمان: چهار شنبه 9/7/1393 ساعت 12

مكان: آمفی تئاتر دانشکده­ی مهندسی

 

چكيده :

با توجه به کاربرد وسیع مبدل­های حرارتی در صنعت و دستگاه­های مختلف جهت انتقال حرارت، تلاش در راستای افزایش بازده­ی مبدل­های حرارتی امری ضروری به نظر می­رسد. از نتایج مطالعات صورت گرفته در زمینه­ی مبدل­های حرارتی چنین برمی­آید، که دو راهه کردن مبدل حرارتی تک راهه به وسیله­ی قرار دادن یک صفحه­ی نفوذ ناپذیر بین دو دیواره­ی مبدل حرارتی تک راهه، می­تواند عملکرد این دستگاه را بهبود بخشد. در ادامه­ی این روند، می­توان با قرار دادن دو صفحه­ی نفوذ ناپذیر بین دیواره­های مبدل حرارتی تک راهه آن را به مبدل حرارتی تودرتو تبدیل کرد. در این پژوهش این نوع مبدل حرارتی مورد مطالعه قرار گرفته است، و علاوه بر تأثیر اضافه کردن این صفحات بر عملکرد این دستگاه، اثرات مواج کردن صفحات داخلی نیز بررسی شده است. در این تحقیق جریان سیال تراکم ناپذیر درون مبدل حرارتی، آرام، توسعه یافته و در حالت دائم در نظر گرفته شده است، و دیواره­های مبدل حرارتی تحت شار حرارتی ثابت قرار دارند. تحلیل این مسئله به روش عددی و با استفاده از الگریتم SIMPLE صورت گرفته و محاسبات مربوطه، با کمک نرم افزار Fluent انجام شده است. با استناد به جواب­های به دست آمده می­توان نتیجه گرفت، که در گراتزهای بالا عملکرد مبدل حرارتی تودرتو نسبت به مبدل حرارتی دو راهه بهتر شده است. مواج کردن صفحات داخلی نیز بر عملکرد مبدل حرارتی تودرتو تأثیر گذار است، به نحوی که با افزایش دامنه­ی موج و کاهش طول موج سطوح داخلی، دمای دیواره­ی مبدل حرارتی کم­تر و یکنواخت­تر می­شود. و همچنین بازده­ی انتقال حرارت و توان مصرفی افزایش می­یابد، و در مجموع ضریب عملکرد مبدل حرارتی تودرتو بیشتر شده و عملکرد دستگاه بهبود یافته است.

 

Abstract:

          Due to the extensive use of industrial heat exchangers and various devices for heat transfer, it is necessary to increase the heat exchanger efficiency. Literature shows that heat transfer performance can be improved by inserting an impermeable plate between two walls of a single- pass heat exchanger. Furthermore a special annular heat exchanger can be formed by inserting two impermeable plates between two plates of a single-pass heat exchanger. In this study, this type of heat exchanger has been studied. Moreover, the effects of wavy internal walls on heat exchanger have been investigated.  In this study the flow of an incompressible fluid through the heat exchanger is considered as steady state, laminar, and fully developed with constant heat flux exerted on walls. This analysis was done numerically using the ‘SIMPLE’ algorithm and calculations were performed using the ‘Fluent’ software. According to the obtained results, it can be concluded that in high Graetz number, the annular heat exchanger performance was improved compared to double-pass heat exchanger. Wavy impermeable plates also affect the performance of heat exchanger, so that, greater wave amplitude increases heat exchanger performance, while longer wave length decreases it. They also change the wall temperature to more uniform distribute. Summary, Coefficient of performance, and total power consumption increase in annular heat exchanger compared to double-pass arrangment.

Key Words: Heat exchanger- Annular- Wavy- Numerical