تاثیر هندسه فین بر عملکرد مبدل های حرارتی لوله ای پره دار: یک مطالعه دینامیک سیالات محاسباتی

مبدل های لوله ای پره دار جزء مبدل های فشرده هستند که از ویژگی های بارز آنها می توان به سطح تبادل حرارتی بالا و اشغال فضای کم اشاره کرد. این مبدل ها معمولا برای تبادل حرارت بین دو سیال گاز و مایع مورد استفاده قرار می گیرند. در این پژوهش در یک مبدل لوله ای پره دار ضریب انتقال حرارت و ضریب افت فشار برای پره های دایره ای و دندانه ای با آرایش مثلثی به روش عددی محاسبه و با نتایج تجربی موجود مقایسه شده اند. مطالعه عددی به صورت سه بعدی انجام شده و مدل ناویر استوکس میانگین -گیری شده رینولدز (k-ε) برای مدل سازی آشفتگی در آن به کار رفته است. در مطالعه حاضر به بررسی پارامتر های موثر انتقال حرارت در جریان آشفته پرداخته شده و در محدوده رینولدز 6000 تا 25000، عملکرد چهار نوع هندسه پره های دندانه دار ، نیمه دندانه دار ، دایره ای و نیم دایره ای با یکدیگر مقایسه شده اند. مشاهده شد که پره دایره ای بیشترین میزان انتقال حرارت، پره دندانه ای بیشترین مقدار کاهش دمای گاز عبوری، پره نیم دایره ای دارای بیشترین مقدار ضریب تقویت حرارتی (TEF)و پره نیم دندانه ای بیشترین میزان ضریب انتقال حرارت را دارا هستند. نتایج پژوهش حاضر می تواند در انتخاب پره بهینه در یک مبدل حرارتی از جنبه های کاربردی و اقتصادی مفید واقع گردد.