عنوان پایان‌نامه
شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ میدان جریان و انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی فشرده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3471;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78515;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3471;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78515
- تاریخ دفاع
- ۰۹ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمدجواد ذوالفقاریان
- استاد راهنما
- اصغر افشاری
- چکیده
- مبدل های حرارتی فشرده به علت بیشتر بودن نسبت سطح انتقال حرارت به حجم مبدل به این نام شناخته می شوند و همین ویژگی باعث کاهش حجم، وزن و هزینه ساخت این مبدل ها می شود، که این ویژگی کاربرد آن ها را در صنایع مختلف مانند خودرو، تهویه مطبوع، نیروگاه و... در پی داشته است. یکی از انواع مبدل های حرارتی فشرده مبدل های فشرده با فین های دندانه ای می-باشند که این فین ها به علت منقطع بودن در جریان آرام با مکانیزم جلوگیری از رشد لایه مرزی بر روی فین و در جریان آشفته علاوه بر مکانیزم فوق با افزایش گردابه ها و جریان های چرخشی در جلو و پشت فین ها باعث اختلاط بهتر جریان و افزایش انتقال حرارت می شوند. در این پروژه به بررسی ویژگی های جریان در فین های دندانه ای در رینولدز های مختلف و اثرات مشخصات هندسی فین بر عملکرد فین در یک رینولدز مشخص می پردازیم. برای بررسی جریان در اطراف فین ها از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده می کنیم. به منظور تبیین بیشتر کد محاسباتی مورد استفاده جریان در اطراف یک فین بررسی گردیده و نتایج آن با پژوهش های گذشته مقایسه می-شود. به وسیله روش شبیه سازی گردابه های بزرگ جریان در اطراف فین دندانه ای در چهار رینولدز 2000، 3000، 6000 و 9000 بررسی شده است و نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رینولدز اختلاط جریان بهتر شده و میزان انتقال حرارت از سطح فین به سیال افزایش می یابد. همچنین با افزایش عدد رینولدز عدد ناسلت محلی افزایش می یابد و دارای نقطه ماکزیمم در ناحیه از فین می شود. در این پژوهش جریان در عدد رینولدز 6000 در اطراف فین ها با ضخامت و طول متفاوت بررسی شده است که نشان می دهد افزایش ضخامت باعث افزایش انتقال حرارت و افت فشار در فین شده است. با افزایش ضخامت نسبت ضریب انتقال حرارت به افت فشار افزایش می یابد که باعث بهبود عملکرد فین می شود. کلمات کلیدی: مبدل حرارتی فشرده، فین دندانه ای، شبیه سازی عددی، شبیه سازی گردابه های بزرگ
- Abstract
- Compact heat exchangers are named so due to the larger ratio of the heat transfer surface to the volume of heat exchanger, and this feature results in the reduction of the size, weight and manufacturing expense of these heat exchangers, making them appropriate for application in various industries including automobile, air conditioning, power plants, etc. Offset-strip fin compact exchangers are one of the types of compact heat exchangers. These fins lead to better combination of the current and the enhancement of heat exchange due to their discontinues structure in the presence of laminar flow, preventing the growth of the boundary layer on the fin. They also do it by increasing the eddy formation and rotary currents at the front and rear of the fins. In this project, we study the attributes of flow in offset-strip fins at various Reynolds numbers and the effects of the geometrical shape of the fin on its performance in a certain Reynolds number. For studying the flow around the fins, we use the large eddy simulation method. For better clarification of the utilized calculation code, the current around a fin is studied and the results are compared with previous studies. Using the large eddy simulation method, the current around the offset-strip fin has been investigated in four Reynolds’ numbers of 2000, 3000, 6000 and 9000. The results indicate that by increasing the Reynolds’ number, current combination is enhanced and heat exchange from the fin surface to the fluid increases. Also, by increasing the Reynolds’ number, the local nusselt number increases, reaching a maximum point at a region of the fin. In this study, the currents for the Reynolds’ number of 6000 around fins with various thicknesses and lengths were studied, indicating that increasing the thickness results in the enhancement of heat exchange and pressure drop in the fin. Increasing the thickness enhances the ratio of heat exchange to pressure drop, improving fin performance. Keywords: Compact heat exchangers, Offset-strip fin, Numerical simulation, Large
