بررسی تاثیر آشفته ساز، نانو سیال و هندسه بر عملکرد حرارتی مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 14، شماره 1، فروردین و اردیبهشت 1403، صفحه 29-43 اصل مقاله (2 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2024.13399.3768 | ||
| نویسندگان | ||
| احمدرضا رحمتی* 1؛ محمد رنجبر2 | ||
| 1دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران | ||
| 2کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران | ||
| چکیده | ||
| در کار حاضر مبدل حرارتی پوسته و لوله با درصد برش بافل و تعداد گذر لوله مختلف در چهار حالت متفاوت (استفاده از سیال آب سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی بدون وجود آشفته ساز، استفاده از سیال آب سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی با وجود آشفته ساز، استفاده از نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم با کسر حجمی 1/0، 2/0، 3/0، 4/0 و 5/0 درصد در سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی بدون وجود آشفته ساز و همچنین استفاده از نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی با وجود آشفته ساز) با استفاده از نرم افزار HTRI مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهدکه بیشترین مقدار ضریب انتقال حرارت سمت پوسته و درنتیجه راندمان حرارتی مناسب مربوط به حالتی است که برش بافل 30 درصد باشد. از طرفی با افزایش غلظت نانو سیال افت فشار سمت پوسته 48/4 تا 66/5 درصد افزایش پیدا می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که استفاده از آشفته ساز میکروفین مناسب تر از نوار تابیده بوده و استفاده از آشفته ساز میکروفین ضریب انتقال حرارت سمت پوسته را 76/5 تا 77/12درصد نسبت به استفاده از آشفته ساز نوارتابیده افزایش می دهد. همچنین ضریب انتقال حرارت سمت لوله را به ترتیب به طور میانگین 62 و 78 درصد نسبت به حالت بدون آشفته ساز افزایش می دهد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| کلمات کلیدی: مبدل حرارتی پوسته و لوله؛ آشفته ساز نوارتابیده؛ آشفته ساز میکروفین؛ نانوسیال؛ HTRI | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] Antonopoulou, C., Gkountas, A., Atsonios, K., Bakalis, P., Skiadopoulos, A., Grammelis, P., and Manolakos, D., (2023), Parametric Analysis of Heat Source and Sink and Design of Heat Exchangers for Trilateral Flash Cycle (TFC), 8th World Congress on Momentum, Heat and Mass Transfer (MHMT'23).
[2] Razzaghi, M. J. P., Daemiashkezari, M., Abdulfattah, A. N., Afrouzi, H. H., and Ahmad, H., (2022), Thermo-hydraulic performance evaluation of turbulent flow and heat transfer in a twisted flat tube: A CFD approach. Case Stud. Therm. Eng., 102107.
[3] Xifeng, W., Xiaoluan, Z., Mahariq, I., Salem, M., Ghalandari, M., Ghadak, F., and Abedini, M., (2022), Performance Optimization of the Helical Heat Exchanger With Turbulator. Front. Energy Res., 9, 789316.
[4] Sanserwal, M., Yadav, D., Bhardwaj, M., and Singh, G., (2022), Enhancing the thermal performance of a double pipe heat exchanger in turbulent flow conditions. Int. J. Thermodyn., 25(2), 99-111.
[5] Aminifar, F., Ghafouri, A., and Falavand Jozaei, A., (2020), Experimental Investigation of Hydro-Thermodynamics Performance of Shell and Tube Heat Exchanger Using Nanofluid, Triangular-Cut Twisted Tape and Corrugated Pipes. Modares Mechanical Engineering, 20(10), 2593-2603.
[6] کیا، س. م.، نوبختی، م.ح. و خیاط، م.، (1399)، بررسی تجربی انتقال حرارت و افت فشار نانوسیال پایه روغن-اکسد الومینیوم در لوله مارپیچ و مشاهده تاثیر توربولاتور بر عملکرد مبدل حرارتی پوسته و لوله، فصلنامه مهندسی مکانیک تبدیل انرژی، (3)20،7-1.
[7] دستمالچی، م.، شیخ زاده، ق.ع. و عارف منش، ع.، (1399)، مطالعه تجربی انتقال حرارت جریان نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم در لوله‌های مارپیچ میکروفین‌دار، نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر، (2)524،52-509.
[8] Singh S. K., and Sarkar, J., (2020), Improving hydrothermal performance of hybrid nanofluid in double tube heat exchanger using tapered wire coil turbulator, Adv. Powder Technol., 31(5), 2092-2100.
[9] Fares, M., Mohammad, A. M., and Mohammed, A. S. , (2020), Heat transfer analysis of a shell and tube heat exchanger operated with graphene nanofluids. Case Stud. Therm. Eng., 18, 100584.
[10] Yılmaz İ. H., Mwesigye A., and Göksu, T. T., (2020), Enhancing the overall thermal performance of a large aperture parabolic trough solar collector using wire coil inserts, Sustain. Energy Technol. Assess., 39, 100696.
[11] Kayabasi, E., Alperen, M. A., and Kurt, H., (2019), The effects of component dimensions on heat transfer and pressure loss in shell and tube heat exchangers. Int. J. Green Energy, 16(2), 200-210.
[12] اندامی، ز.، ویسی، ف. و نوروزی، ل.، (1398)، بررسی تجربی کارآیی گرمایی مبادله کن های گرمایی پوسته و لوله مارپیچ با استفاده از نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن، مجله مهندسی مکانیک، (2)10،49-1.
[13] Khanafer, K. and Vafai K.,)2011(, A critical synthesis of thermophysical characteristics of nanofluids, Int. J. Heat Mass Transf., 54, 4410-4428.
[14] کرمانی، احسان، (1394)، مطالعه اثر بکارگیری لوله میکروفین دار داخلی بر انتقال حرارت و افت فشار نانوسیال آب اکسید آلومینیوم در مبدل بازیافت حرارتی پوسته و لوله، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه کاشان، کاشان.
[15] Leong, K.Y., Saidur, R., Mahlia, T.M.I., and Yau, Y.H., (2012), Modeling of shell and tube heat recovery exchanger operated with nanofluid based coolants, Int. J. Heat Mass Transf., 55, 808-816.
[16] Bergman, T., L., and Lavine , A. S., (2017), Fundamentals Of Heat and Mass Transfer, 8th edition, John Wiley & Sons, Inc.
[17] Kara, Y. A., and Güraras, Ö., (2004), A computer program for designing of shell-and-tube heat exchangers. Appl. Therm. Eng., 24, 1797-1805.
[18] Huber, M. L., Lemmon, E. W., Bell, I. H., and McLinden, M. O., (2022), The NIST REFPROP Database for Highly Accurate Properties of Industrially Important Fluids, Ind. Eng. Chem. Res., 61(42), 15449–15472. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 638 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 607 |
||
