تعیین نسبت های قطری دارای کمترین تولید آنتروپی در یک مبدل حرارتی حفره ای زمینگرمایی با شبیه سازی عددی جریان سیال و انتقال حرارت

در این مقاله نسبتهای قطری که در آنها تولید آنتروپی مینیمم میشود، برای شرایط مختلف در یک مبدل حرارتی زمین گرمایی هم محور به دست آمده است. برای این منظور ابتدا انتقال حرارت و جریان آشفته در داخل مبدل شبیه سازی شده است. در شبیه سازی جریان آشفته از مدل SST k-ω استفاده گردیده است. با محاسبه افت فشار در نسبت قطرهای مختلف، کمترین افت فشار و اتلاف اصطکاکی در نسبت قطر 0.7 به دست آمده است. نتایج به دست آمده برای توزیع دمای جریان سیال در راستای عمق نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره درونی، دمای سیال خروجی افزایش می یابد. تولید آنتروپی کل برای نسبت قطر های مختلف و با مقاومت های حرارتی گوناگون دیواره درونی به دست آمده است و تغییرات نسبت قطر دارای کمترین تولید آنتروپی نسبت به مقاومت حرارتی دیواره درونی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، نسبت قطری دارای کمترین تولید آنتروپی بیشتر خواهد بود. از طرف دیگر کاهش ضریب انتقال حرارت در دیواره بیرونی و افزایش ضریب انتقال حرارت در دیواره میانی نامطلوب است. با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، در نسبت قطرهای بیشتر این تاثیر نامطلوب در هر دو دیواره کمتر می شود.