بهینه سازی انتقال حرارت و افت فشاردر گرم کن هوای خورشیدی باسطوح دندانه دار

به منظور بهبود انتقال حرارت در پره توربین های پیشرفته و گرم کن هوای خورشیدی از دندانه های تکرار شونده استفاده می شود. کاربرد این دندانه ها در سطوح داخل کانال تاثیر قابل توجهی بر مشخصه های جریان سیال و انتقال حرارت دارد. وجود دندانه ها انتقال حرارت را به طور چشم گیر بهبود می دهد، اما در عین حال بر افت فشار نیز موثر است. به همین علت نیاز است تا مقایسه ای بین میزان بهبود انتقال حرارت و مقدار توان لازم برای به جریان درآوردن سیال در افت فشار متناظر انجام گیرد. در پژوهش کنونی تلاش شده است تا در یک گرم کن هوای خورشیدی از نوع صفحه ای، مشخصات هندسی دندانه ها برای رسیدن به بهترین بازده حرارتی بهینه سازی شود. برای بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شد. بهینه سازی با دو هدف صورت پذیرفت. اول بازده حرارتی بالاتر که تاثیر هم زمان انتقال حرارت و افت فشار را در نظر می گیرد. دیگر اینکه اختلاف دمای جریان هوای ورودی و خروجی مناسب کاربردهای عملی باشد. مدل ریاضی بر مبنای روابط انتقال حرارت توسعه داده شد. ضریب انتقال حرارت جابه جایی در کانال دندانه دار از روابط تجربی محاسبه شد. جریان در رینولدز بین 2300 تا 25000 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی موجود در شرایط مشابه مورد مقایسه و اعتبارسنجی قرار گرفت. مشاهده شد که بازده حرارتی گرم کن هوای خورشیدی در دبی جرمی پایین در حدود 10% بهبود می یافت. البته در دبی جرمی بالاتر به دلیل افزایش توان مورد نیاز جهت غلبه بر افت فشار، اثر دندانه ها کاهش می یافت و حتی می توانست باعث کاهش بازده نیز بشود.