شبیه سازی عددی تاثیر نوار پیچان بر جوشش زیر سرد در یک لوله ی عمودی

جوشش زیرسرد در بسیاری از کاربردهای صنعتی رخ می دهد و ویژگی آن بالا بودن ضریب انتقال حرارت است. در این پژوهش، برای شبیه سازی عددی تاثیر نوارهای پیچان بر ضریب انتقال حرارت جوشش زیرسرد در یک لوله ی عمودی از نرم افزار 14ANSYS CFX  استفاده شد. به منظور اعتبارسنجی، ابتدا کسر حجمی بخار پیش بینی شده برحسب افزایش انتالپی سیال در طول لوله با نتیجه های نرم افزار 5RELAP و نتیجه های آزمایشگاهی موجود در منابع برای لوله ی صاف مقایسه شد. نرم افزار 5RELAP به طور گسترده در محاسبه های ترموهیدرولیک رآکتورهای هسته ای استفاده می شود. این نرم افزار که یک بعدی است و  از یک روش عددی ضمنی سریع استفاده می کند، شش معادله را در حالت گذرا برای جریان دوفازی در حالت غیرتعادلی و غیرهمگن حل می کند و قابلیت شبیه سازی انتقال حرارت دو فازی با نوار پپچان را ندارد. اثر نوار پیچان در افزایش ضریب انتقال حرارت جوشش زیرسرد در یک لوله ی عمودی به طول 2 متر و قطر 154 میلی متر با استفاده از نرم افزار 14CFX شبیه سازی شد. فشار و شار حرارتی به ترتیب، bar 45 و 2-MW m 57/0 و محدوده ی گام نوار پیچان 04/0 تا 16/0 متر است. مقایسه ی کسر حجمی بخار پیش بینی شده، با داده های تجربی از تطابق خوبی برخوردار است. مشاهده شد که با کاهش گام پیچش، ضریب انتقال حرارت و افت فشار افزایش می یابد. هم چنین در محدوده ی گام پیچش بررسی شده، محاسبه ی ضریب عملکرد  نشان داد که نوار پیچشی با گام 08/0 متر دارای عملکرد بهینه است.