Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadreza Salimpour,Ahmad Saboonchi
محمدرضا سلیم پور (استاد مشاور) احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amin Golgooee
امین گل گوئی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Numerical Simulation of Heat Transfer and Fluid Flow in Sinusoidal Channels of Chevron Type Plate Heat Exchanger
Manufacturers of plate heat exchangers nowadays mainly offer plates with chevron corrugation patterns. The great influence of geometry parameters of chevron plates on fluid friction and heat transfer is the main reason to use these plates in plate heat exchangers. The main geometrical parameters are the inclination angle, profile shape of chevron corrugation and the aspect ratio of the profile. Nowadays sinusoidal profile is used for chevron profile shape. Corrugation of the chevron plates mixes the flow in channel intensively so that fluid flow becomes turbulent even in low Reynolds numbers.In this thesis plate heat exchanger channels with chevron plates for studying The effective geometrical parameters of flow (friction factor), such as chevron angles of plates, aspect ratio of chevron profile and compound channels, channels made from two chevron plates with different inclination chevron angle, has been modeled and the effective parameters is investigated. Moreover changing of flow nature between the chevron plates with respect to the inclination angle is studied. In order to examine the effect of aspect ratio of chevron profile on heat transfer, two plate heat exchangers with two different chevron angles inclusive three chevron plates has been simulated. In this research the continuity, momentum and energy equations are solved numerically by the aid of commercial computer code based on the finite volume method. After the study of various k-? turbulent models, the most appropriate k-? model for the numerical simulation of flow and heat transfer between the chevron plates has been determined. Because of the wide range of Reynolds numbers that are used in the flow section of this work, a wall function study is performed and at the end of each section the results of numerical simulation are validated with experimental results. This investigation shows that with inclination angle reduction of a plate heat exchanger channel plate with 60 degree chevron angle and making a compound channel, friction factor of fluid flow of compound channel reduces but by reducing chevron angle of plate step by step and in equal quantity in each step, the reduction of friction factor will not be equal in each step. the reduction of aspect ratio of channel plates of 60 degree chevron angle reduces the friction factor but in lower aspect ratio we can see more reduction in friction factor. On the other hand an increase in aspect ratio in chevron type plate heat exchanger channel plates with chevron angles of 30 degree and 60 degree will increase the heat transfer coefficient so that the more growth in aspect ratio will lead to the more growth in heat transfer coefficient. Key Words: Chevron type plate heat exchanger, Numerical simulation, Friction factor, Heat transfer, Flow distribution
تولیدکنندگان مبدل‌های حرارت صفحه‌ای امروزه به طور گسترده صفحه‌های چورون، صفحه‌هایی که دارای ناهمواری چورون باشند، را به عنوان صفحه‌های مبدل پیشنهاد می‌کنند. علت این امر تاثیر بسیار زیاد پارامترهای هندسی صفحه‌های چورون بر ضریب اصطکاک و انتقال حرارت جریان کانال‌های مبدل می‌باشد. این پارامترهای هندسی عبارتند از زاویه چورون صفحه، نوع پروفیل چورون و نسبت منظری. امروزه به طور گسترده پروفیل سینوسی برای پروفیل چورون انتخاب می‌شود. لازم به ذکر است که ناهمواری‌ها و شیارهای روی صفحه‌های چورون باعث اختلاط شدید جریان و ازدیاد اغتشاش در جریان کانال می‌شود به طوریکه جریان سیال در عددهای رینولدز پایین نیز مغشوش است. در این پایان‌نامه یک کانال مبدل حرارت صفحه‌ای همراه با صفحه‌های چورون برای مطالعه‌ی پارامترهای موثر بر جریان(ضریب اصطکاک)، از جمله نسبت منظری پروفیل چورون، زاویه‌ی چورون صفحه‌ها و کانال ترکیبی، که از دو صفحه با زوایای چورون متفاوت تشکیل می‌شود، مدل‌سازی شده است و پارامترهای موثر ذکر شده مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه تغییر ماهیت جریان بین صفحه‌های چورون با تغییر زاویه‌ی چورون مورد تحقیق قرار گرفته است. همچنین برای بررسی اثر نسبت منظری پروفیل چورون بر میزان انتقال حرارت، دو مبدل با دو زاویه‌ی چورون متفاوت شامل سه صفحه‌ی چورون مدل‌سازی شده است. در کار حاضر حل عددی معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی از طریق یک کد تجاری، به روش حجم محدود انجام گرفته است و پس از مطالعه‌ی مدل‌های اغتشاشی k-?، مناسبترین مدل برای شبیه‌سازی عددی جریان و انتقال حرارت بین صفحه‌های چورون در نظر گرفته شده است. همچنین به دلیل محدوده‌ی وسیع عدد رینولدز مورد بررسی (بین 500 تا ,40000 ) ، در بخش جریان کار حاضر، تابع دیواره اهمیت پیدا می‌کند که مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان هر بخش جریان و انتقال حرارت، صحت نتایج به دست آمده توسط نتایج تجربی تحقیق شده است. این تحقیق نشان می‌دهد که با کاهش زاویه‌ی چورون یکی از صفحه‌های کانال با زاویه‌ی 60 درجه و ایجاد کانال ترکیبی، ضریب اصطکاک(افت فشار) جریان کانال کاهش پیدا می‌کند اما با کاهش مرحله‌ای زاویه‌ی چورون یکی از صفحه‌ها به مقدار مساوی در هر مرحله، کاهش ضریب اصطکاک به یک مقدار نخواهد بود. به علاوه کاهش نسبت منظری صفحه‌های کانال با زاویه‌ی چورون 60 درجه باعث کاهش ضریب اصطکاک می‌شود به طوریکه در نسبت منظری‌ پایین‌تر افت ضریب اصطکاک بیشتری مشاهده شده است. همچنین افزایش نسبت منظری در کانال‌های مبدل حرارت صفحه‌ای با زاویه‌های چورون 60 و 30 درجه باعث افزایش انتقال حرارت می‌شود، به طوریکه افزایش بیشتر نسبت منظری باعث افزایش بیشتر انتقال حرارت شده است. کلمات کلیدی: 1- مبدل حرارت صفحه‌ای نوع چورون 2- شبیه‌سازی عددی 3- اغتشاش 4- توزیع جریان 5- ضریب اصطکاک 6- انتقال حرارت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی