109- پروژه آماده: بررسی شبیه سازی عددی اثر ملحقه های یا زائده های دیسکی بر طول ورودی جریان در لوله – 84 صفحه فایل ورد (word)

فهرست مطالب

عنوان  صفحه

فصل 1-       مبدل حرارتی   6

1-1-   پیشگفتار  6

1-2-   انواع مبدل های گرمایی   7

1-3-   طبقه بندی مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان ها : 9

1-4-   مبدل های حرارتی یک پاس  Single- Pass Heat Exchanger : 11

1-5-   انواع مبدل های لوله و پوسته  22

1-6-   انتقال حرارت در مبدل حرارتی   35

1-7-   مبانی افزایش انتقال حرارت [1] 36

1-8-   روش‌های افزایش انتقال حرارت   38

1-8-1-          روش های فعال   38

1-8-2-          روش های غیرفعال   39

فصل 2-       تاثیر ملحقه های بیضوی بر جریان درون لوله [] 42

2-1-   مقدمه  42

2-2-   مدل فیزیکی و شبیه سازی   43

2-3-   صحت سنجی   45

2-4-   بررسی نتایج   46

فصل 3-       بررسی تأثير ملحقات توپر بر جريان مغشوش داخلي   49

3-1-   مقدمه  49

3-2-   دستگاه آزمايش     50

3-3-   جمع بندی   54

3-4-   تأثير ملحقه هاي مدور توپر عمود بر جريان   56

3-5-   بررسي تأثير ملحقه هاي بيضوي مايل   63

3-6-   بررسي تأثير ملحقه هاي مربعي عمود بر جريان   66

3-7-   بررسي تأثير ملحقه هاي مستطيلي مايل   70

3-8-   بررسي تأثير ملحقه هاي مثلثي   72

3-9-   مقايسه معيار ارزيابي عملكرد ملحقه هاي مختلف   74

3-10- برازش منحني و به دست آوردن رابطه ناسلت بر حسب عدد رينولدز  77

3-11- تحليل عدم قطعيت   79

3-12- مراجع  81

اصلاح عملكرد مبدلهاي حرارتي به دليل كاربرد وسيع آنها در صنعت در طي قرن گذشته همواره مورد توجه محققان قرار گرفته است. اصلاح ضريب تأثير مبدلهاي حرارتي ميتواند به كوچكتر شدن آنها منجر شود از طرف ديگر يك مبدل حرارتي با عملكرد خوب ميتواند در يك اندازه معين، گرما را با شدت بيشتر ي انتقال دهد. همچنين با اصلاح عملكرد مبدلهاي حرارتي ميتوان اختلاف دماي بين دو سيال را كاهش داد و از مقدار اتلاف اگزرژي كاست. تاكنون روشهاي مختلفي براي اصلاح عملكرد مبدلهاي حرارتي به كار گرفته شده است. افزايش ضريب انتقال حرارت جابه جايي يكي از روشهاي معمول و پر اهميت در اصلاح عملكرد مبدلهاي حرارتي است. محققان و صنعتگران با استفاده از انواع روشها همچون افزودن زبريها [ ]، دنده ها [ ] مغشوش كننده ها [ ] فنرها و نوار پيچه ها [ – ] پرزها [ – ] و ملحقات [ – – ] سعي در افزايش ضريب انتقال حرارت جابه جايي نموده اند.

عالم رجبي و مرادي [  و  ] اثر قرار گرفتن يك يا چند ملحقه حلقوي مورب با نسبت شعاعي ثابت در يك لوله افقي با دماي ديواره ثابت براي زواياي ميل 30 تا 90 درجه نسبت به امتداد جر ي ان در محدوده اعداد رينولدز 1300 تا 6000 بررسي نموده و نتايج زير را به دست آوردند.

– وقتي از چند ملحقه استفاده مي شود، چيدمان بهينه زما ني است كه ملحقه اول در ابتدا ي لوله و ملحقه هاي بعدي به فاصله اي از ملحقه قبلي قرار گيرندكه طول لوله آزمايش به فاصله هاي مساوي تقسيم شود.

– در بررسي اثر زاويه ملحقه نسبت به امتداد جريان، براي سه و چهار ملحقه، زاويه 45 درجه، بهترين زاويه از لحاظ افزايش انتقال حرارت و افت فشار مي باشد.

– با افزايش تعداد ملحقه ها عدد ناسلت وافت فشار افزايش مي يابد.

– در دامنه اعداد رينولدز مورد بررسي، در اعداد رينولدز بالاتر، اثر ملحقه ها بر افزا يش ناسلت و افت

فشار بيشتر است.

عالم رجبي وكرمي پور [ ،   و  ] به بررسي تأثير چرخش ملحقه ه اي حلقو ي نسبت به يكديگر در محدوده اعداد رينولدز 1300 تا 6000 پرداختند. ايشان تأثير تغيير قطر سوراخ داخلي ملحقه هاي حلقوي را نيز بررسي كردند و همچنين آزمايشهايي در ارتباط با شكل سوراخ ملحقه انجام دادند و نيز اثر ملحقه هاي توپر كه به شكلهاي مختلفي ساخته شده اند، بر انتقال حرارت و افت فشار را بررسي كردند.

نظر به اينكه اثر ملحقات بر انتقال گرما در اعداد رينولدز بالا مورد بررسي قرار نگرفته، در ادامه پژوهشهاي قبلي، در گزارش حاضر به بررسي تأثير ديسكهاي توپر بر انتقال حرارت در جريان آشفته (اعداد رينولدز تا 40000 )، درون لوله اي كه در شرايط دماي ديواره ثابت قرار دارد پرداخته مي شود.

3-2-    دستگاه آزمايش

نمايي از دستگاه آزمايش در شکل ‏3 1 ديده ميشود. هواي محيط توسط يك فن وارد جعبه هوا ميشود و پس از عبور از قطعه لانه زنبوري با سرعت يكنواخت وارد لوله آزمايش مي گردد. قطر لوله در قسمت آزمايش با قطر لوله هاي قبل و بعد از آن يكسان است. قسمت آزمايش از يك لوله مس ي با قطر 100 میلیمتر و طول950 ميلي متر تشكيل شده كه از درون حمام بخار آب مي گذرد. براي توليد بخار آب از سه عدد گرمكن برقي با توان كلي 6 كيلووات استفاده ميشود كه در آب درون مخزن غوطهور هستند. براي اطمينان از ثابت ماندن فشار و دما در حمام بخار، روزنه اي در ديواره آن ايجاد شده است. براي كنترل دبي هوا از دو عدد شير در خروجي فن و قبل از جعبه هوا استفاده مي شود. براي اندازه گيري دبي جريان يك سرعت سنج ديجيتال، مجهز به يك پروب پروانه اي به كار گرفته مي شود. با قرار دادن ي ك نازل در خروج ي سيستم قطر لوله خروجي هوا به 63 ميليمتر تبديل مي شود و از آنجا كه قطر پروب پروانه اي سرعت سنج هم 63 ميلي متر است مي توان سرعت متوسط خروجي را اندازه گيري نمود و با دانستن دما و فشار و محاسبه چگالي، دبي جرمي جريان را محاسبه كرد. براي اندازه گيري دماي سطح لوله در قسمت آزمايش و نيز دم اي حمام بخار آب از پنج ترموكوپل در نقاط مختلف استفاده ميشود. محل قرار گيري اين ترموكوپلها در شکل ‏3 1 با T نشان داده شده است.

شکل ‏3 1: طرحواره دستگاه آزمايش

ترموكوپل ها از نوع K (كرومل- آلومل) و قطر سيم آنها 19/0 ميلي متر است. به علاوه دماي هوا، قبل و بعد از قسمت آزمايش اندازه گيري ميشود. از يك دستگاه دماسنج د يجيتال با حساسيت 1/0 درجه سلسيوس و با ظرفيت 10 كانال ورودي براي خواندن دما ي نقاط مختلف استفاده شده است. در خروجي قسمت آزمايش يك اريفيس تعبيه شده و لوله پايين دست آن عايق كاري شده تا تلفات حرارتي آن به حداقل برسد. به فاصله مناسبي از اريفيس، دماي هواي خروجي اندازهگيري مي شود. وجود اريفيس باعث ميشود تا جريان هوا بعد از آن كاملاً مغشوش و مخلوط شود و به اين ترتيب دماي متوسط هوا اندازه گيري مي شود. همچنين دو قطعه از جنس تفلون بين لوله آزمايش و لوله هاي دو طرف آن قرار داده شده است تا انتقال حرارت بين آنها به حداقل ممكن برسد. براي اندازه گيري افت فشار در قسمت آزم ايش از يك فشارسنج ديجيتال استفاده مي شود.