Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Mohamad Reza Tavakoli nejad
محسن دوازده امامی (استاد مشاور) محمدرضا توکلی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shahab Alamdar
شهاب علم دار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Experimental and numerical study of fluid flow and heat transfer in a square channel equipped with transverse tube bundles
Saving energy and getting effective solutions for that is an issue that has become an important topic for engineers in recent years. In the present study, fluid flow and heat transfer have been studied experimentally and numerically in a channel with a square cross-section equipped with transverse tube bundles. The transverse tube bundles are hollow and perpendicular to the direction of flow. Water presents as the cooling fluid and the Reynolds number range is between 3767 to 12559. Temperature profiles are used for the boundary condition on the channel wall. Then effects of various parameters such as change in length, arrangement, diameter of the transverse tube bundles and fluid flow on the heat transfer rate is investigated. The governing equations of the problem simulation included the equation of continuity, the motion, and the energy. Fluent software with simple algorithm and k-? turbulent model has been used for numerical analysis. In all Reynolds numbers, the passage of the transverse tube bundles has resulted in an increase in heat transfer and a drop in pressure relative to the simple channel. According to the results, the use of transverse tube bundles with a length of 17.5 cm with a inline arrangement increases the heat transfer coefficient by 1.2 times compared to the simple channel. However, based on the performance evaluation criteria, it was determined that this arrangement will not perform well in all cases. The use of 17.5 cm long tubular tubes with a staggered arrangement increased the heat transfer coefficient by 1.7 times compared to the simple case and at the same time had a performance evaluation criterion greater than 1. If the beginning and end of the transverse tube bundle are open and steam is allowed to enter them, the use of 17.5 cm long transverse tube bundles with staggered arrangement in all dimensions will be justified based on performance evaluation criteria. Keywords: Heat transfer, Heat transfer channel, Transverse tube bundles, Hollow pipes, Performance evaluation criteria
صرفه‌جویی‌‌‌ در‌‌‌ مصرف‌‌‌ انرژی‌‌‌ و‌‌‌ رسیدن‌‌‌ به‌‌‌ راهکارهای‌‌‌ مؤثر‌‌‌ برای‌‌‌ آن،‌‌‌ موضوعی‌‌‌ است‌‌‌ که‌‌‌ در‌‌‌ ‌سال‌‌های‌‌‌ اخیر‌‌‌ به یکی‌‌‌ از‌‌‌ مباحث‌‌‌ مهم برای‌‌‌ مهندسان‌‌‌ تبدیل‌شده‌‌‌ است.‌‌‌ در‌‌‌ تحقیق‌‌‌ حاضر‌‌‌ جریان سیال‌‌‌ و‌‌‌ انتقال‌‌‌ حرارت‌‌‌ ‌به‌صورت‌‌‌ تجربی‌‌‌ و‌‌‌ عددی‌‌‌ درون‌‌‌ یک‌‌‌ کانال‌‌‌ با‌‌‌ مقطع مربعی‌‌‌ که مجهز به دسته لوله‌های عرضی بوده است، مطالعه‌‌‌ شده‌‌‌ است.‌‌‌ دسته لوله‌های عرضی به‌صورت توخالی بوده و عمود بر راستای جریان‌‌‌ قرارگرفته‌اند.‌‌‌ آب به‌عنوان سیال ‌خنک کاری‌‌‌ در محدوده‌‌‌ عدد‌‌‌ رینولدز‌‌‌ بین‌‌‌ 3767 تا‌‌‌ 12559 در داخل کانال انتقال حرارت در جریان مورد استفاده قرارگرفته است.‌‌‌‌ در مطالعه حاضر تأثیر‌‌‌ پارامترهای ‌‌‌مختلف‌‌‌ ازجمله‌‌‌ تغییر‌‌‌ در‌‌‌ طول، چیدمان، ‌‌‌ قطر ‌‌‌دسته لوله‌‌‌‌ها و دبی سیال‌‌‌ بر ‌‌‌نرخ‌‌‌ انتقال‌‌‌ حرارت‌‌‌ بررسی‌شده‌‌‌ است‌.‌‌‌ معادلات‌‌‌ حاکم‌‌‌ بر‌‌‌ شبیه‌سازی‌‌‌ مسئله‌‌‌ شامل‌‌‌ معادله پیوستگی،‌‌‌ ‌‌‌‌اندازه‌‌‌ حرکت‌‌‌ و‌‌‌ انرژی بوده است. از‌‌‌ نرم‌افزار‌‌‌ فلوئنت با‌‌‌ الگوریتم‌‌‌ سیمپل‌‌‌ و مدل اغتشاشی k-? برای بررسی عددی استفاده‌شده است. در‌‌‌ تمامی اعداد رینولدز عبور جریان‌‌‌ از‌‌‌ دسته لوله‌های عرضی‌‌‌، افزایش‌‌‌ انتقال‌‌‌ حرارت‌‌‌ و افت‌‌‌ فشار‌‌‌ نسبت‌‌‌ به‌‌‌ کانال ساده‌‌‌ (بدون دسته لوله‌های عرضی) را به دنبال داشته است.‌‌‌ بر اساس نتایج، استفاده از دسته لوله‌های عرضی‌‌‌ با طول 5/17 سانتی‌متر با چیدمان مربعی ضریب‌‌‌ انتقال‌‌‌ حرارت را‌‌‌ نسبت‌‌‌ به‌‌‌ حالت‌‌‌ ساده 1/2 برابر افزایش می‌دهد. اما با بر اساس معیار ارزیابی عملکرد مشخص شد که این چیدمان عملکرد مناسبی در تمامی دبی‌ها نخواهد داشت. استفاده از دسته لوله‌های عرضی‌‌‌ با طول 5/17 سانتی‌متر با چیدمان مثلثی ضریب‌‌‌ انتقال‌‌‌ حرارت را‌‌‌ 7/1 برابر نسبت‌‌‌ به‌‌‌ حالت‌‌‌ ساده افزایش داده و درعین‌حال دارای معیار ارزیابی عملکرد بزرگ‌تر از 1 بوده است. در حالتی که ابتدا و انتهای دسته لوله‌های عرضی‌‌‌ باز باشند و بخار اجازه ورود به داخل آن‌ها را داشته باشد، استفاده از دسته لوله‌های عرضی‌‌‌ با طول 5/17 سانتی‌متر و آرایش مثلثی در تمامی دبی‌ها بر اساس معیار ارزیابی عملکرد توجیه‌پذیر خواهد است. کلمات ‌‌‌ کلیدی: ‌‌‌ انتقال‌‌‌ حرارت، کانال انتقال حرارت دسته لوله‌های عرضی‌‌‌، لوله‌های توخالی، معیار‌‌‌ ارزیابی‌‌‌ عملکرد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی