بررسی عددی میدان جریان و انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی دولوله‌ای با نوارهای تابیده

نوع مقاله : ترویجی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد تبدیل انرژی، دانشگاه کاشان، ایران

3 مدیریت هماهنگی و نظارت بر تولید، شرکت پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی ایران

چکیده

در این تحقیق، اثر استفاده از نوارهای تابیده بر میزان انتقال حرارت و افت فشار در مبدل دو لوله‌ای به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، هندسه سه‌بعدی مبدل حرارتی در دو حالت بدون نوار تابیده و با نوار تابیده مدل‌سازی شده است. برای بررسی جزئیات اثر نوارها از دو نوع نوار تابیده با نسبت پیچش 3 و 5 استفاده شده است. به‌عنوان نمونه نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که میزان رشد انتقال حرارت با نوارهای تابیده با نسبت پیچش 3 و 5 نسبت به حالت لوله خالی در عدد رینولدز 20000 به ترتیب حدود 28 و 14 درصد است. از نقطه‌­نظر افت فشار هم بررسی‌های عددی ضریب اصطکاک متوسط آشکار کرد، در عدد رینولدز 20000، میزان افت فشار لوله‌های دارای نوار تابیده با نسبت پیچش 3 و 5 نسبت به لوله خالی، به ترتیب به میزان 58 درصد و 34 درصد است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigating of Flow Field and Heat Transfer in a Double Pipe Heat Exchanger Containing Twisted Tapes

نویسندگان [English]

  • Ghanbar Ali Sheikhzadeh 1
  • Saeed Khandan Siar 2
  • Ali Akbar Abbasian Arani 1
  • Seyed Abolfazl Hosseini Jamkarani 3
1 Department of Mechanical Engineering, Kashan University, Kashan, Iran
2 Msc in Mechanical Engineering, Kashan University, Kashan, Iran
3 Department of coordination and supervision of production, National Iranian Oil Refining & Distribution Company
چکیده [English]

In this work, influence of the twisted tape insertion on heat transfer rate and pressure drop characteristics in a double pipe has been numerically investigated. For this purpose, a 3-D double pipe heat exchanger with several types of twisted tape designed with two twist ratio (3, 5). The results obtained from the heat exchanges with twisted tape insert are compared with those without twisted tape that is plain heat exchanger. The numerical results revealed that the increase in heat transfer rate of twisted tape inserts with twist ratio 3 and 5 at Re=20000 is found to be 28% and 14% more than plain tube, respectively. It was found that with decrease twisted ratio, the amount of heat transfer rate and pressure drop increase rapidly. And by the point of pressure drop, at Re=20000, the amount of pressure drop of twisted tape inserts with twist ratio 3 and 5 are 58%  and 34% higher than plain tube, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Twisted tape
  • condensation
  • Heat Transfer
  • heat exchanger
[1] S.Liu, M.Sakr, A Comprehensive review on passive heat transfer enhancements in pipe exchangers, Renewable Energy Journal, 19(2013), pp. 64-81.
[2] R. M. Manglik, A. E. Bergles, Heat Transfer and Pressure Drop Correlations for Twisted-Tape Inserts in Isothermal Tubes: Part two-Transition and Turbulent flow, ASME Journal of Heat transfer 115(1993), pp. 890-896.
[3] W. Noothong, S. Eiamsa-ard, P. Promvonge, Effect of Twisted Tape Inserts on Heat Transfer in a Tube, The Second International Conference on Sustainable Energy and Environment, November 2006, Bangkok, Thailand, pp. 21-23.
[4] S. Eiamsa-ard, C. Thianpong, P. Eiamsa-ard, P. Promvonge, "Convective Heat Transfer in a Circular Tube with Short-Length Twisted Tape Insert", International Communications in Heat and Mass Transfer, 36(2009), pp. 365-371.
[5] P. Murugesan, K. Mayilsamy, S. Suresh, P. Srinivasan, "Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of Turbulent Flow in a Tube Fitted with Trapezoidal-Cut Twisted Tape Insert", International Journal of Academic Research, 1(2009), pp. 123-127.
[6] اخوان بهابادی، حجاری، ارزیابی عملکرد نوارهای پیچیده شده در افزایش انتقال حرارت چگالشی و تأثیر آن بر میزان افت‌ فشار، نشریه دانشکده فنی، شماره 1، اردیبهشت 1388.
[7] P. Sivashanmugam and S.Suresh, Experimental Studies on Heat Transfer and Friction Factor Characteristics of Turbulent Flow Through a Circular Tube Fitted with Regularly Spaced Through Helical Screw Tape Inserts, Journal of Experimental Thermal and Fluid Sciences, 31(2007), pp. 301-308.
[8] S. Eiamsa-ard, Study on Thermal and Fluid Flow Characteristics in Turbulent Channel Flows with Multiple Twisted Tape Vortex Generators, International Communications in Heat and Mass Transfer, 37(2010), pp. 644-651.
[9] Y. Chiu, J. Jang, Numerical and Experimental Analysis for Thermal Hydraulic Characteristics of Air Flow Inside a Circular Tube with Different Tube Inserts, Journal Applied Thermal Engineering, 29(2009), pp. 250-258.
[10] M.Rahimi, S. R. Shabanian, Experimental and CFD Studies on Heat Transfer and Friction Factor Characteristics of a Tube Equipped with Modified Twisted Tape Inserts, Chemical Engineering and Processing, 48(2009), pp. 762-770.
[11] X. Zhang, Z. Liu, Numerical Studies in Heat Transfer and Flow Characteristics for Laminar Flow in a Tube with Multiple Regularly Spaced Twisted Tapes, Journal of Thermal Sciences, 58(2012), pp. 157-167.
[12] J. Guo, A. Fan, X. Zhang, W. Liu, "A Numerical Study in Heat Transfer and Friction Factor Characteristics of Laminar Flow in a Circular Tube Fitted with Center-Cleared Twisted Tape", Journal of Thermal Sciences, 50(2011), pp. 1263-1270.