آموزش شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس

آموزش شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس


750,000 تومان

( آخرین بروزرسانی : 14 شهریور, 1401 )

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس

مقدمه­ ای بر مبدل­ های حرارتی جریان آب-هوا

وظیفه­ ی اصلی مبدل­ های حرارتی، انتقال حرارت از جریان گرم­تر به جریان سردتر­ جهت افزایش یا کاهش دما در یک جریان معین می­باشد. گاهی اوقات از یک سیکل جریان محلول و هوا به عنوان مبدل­ های حرارتی در ساختمان­ ها جهت حفظ انرژی و استفاده­ ی بهینه از انرژی موجود استفاده می­ نمایند.

مبدل­ های حرارتی سیکلی آب و هوا (run-around heat exchanger or RAHE) از جمله مبدل­ هایی است که در راستای حفظ انرژی در حین فرایند انتقال حرارت طراحی شده است. ساختار این نوع مبدل­ ها از یک سیکل بسته­ ی حاوی جریان نوعی محلول نمکی تشکیل شده است که بین دو مبدل حرارتی جریان متقاطع و معکوس محلول و هوا (liquid-air heat exchanger) در حال جریان دائمی و متداوم می­باشد. این دو مبدل حرارتی به صورت دو کانال مخصوص درون یک ساختمان تعبیه می­شوند؛ به طوری که جریان بیرونی هوا از طریق یکی از دو کانال، با عبور از محلول گرم شده­ ی موجود در سیکل، افزایش دما یافته و تحت عنوان هوای منبع تغذیه (supply air flow) وارد فضای درونی ساختمان شده؛ سپس هوای بازگشتی از درون ساختمان از طریق کانال دیگر، با عبور از محلول سرد شده­ی موجود در سیکل، کاهش دما یافته و تحت عنوان هوای تخلیه (exhaust air flow) از سیستم خارج می­گردد. شکل 1 نمایی از ساختار یک سیکل مبدل­ های حرارتی محلول و هوا را نشان می­ دهد.

شکل 1 : نمایی از سیکل مبدل آب و هوا

 

شرح مسأله

مسأله­ ی حاضر مربوط به شبیه­ سازی یک پانل صفحه­ ای از مبدل حرارت جریان متقاطع می­باشد. این مبدل حرارتی از دو کانال مخصوص جریان تشکیل شده است؛ بدین صورت که جریان هوا از یک طرف صفحه­ ی مرکزی پانل و جریان محلول از طرف دیگر آن ولی در جهت مخالف با جریان هوا جاری می­گردد. به طور کلی، این پانل، مربوط به یکی از دو پانل موجود در سیکل بسته­ ی جریان محلول و هوا می­باشد.

سیالات مورد استفاده در مدل حاضر شامل هوا و اتیلن گولیکول یا (CH2OH)2 می­باشد که البته خواص ترموفیزیکی آنها به صورت دستی در فلوئنت تعریف شده است. اتیلن گولیکول ماده­ای بی­رنگ، بدون بو، با فراریت کم و ویسکوزیته­ ی پایین می­باشد که خواص آن به صورت چندجمله­ ای (polynomial) وابسته به دما تعریف شده است. ضمناً از آنجایی که در مبدل مذکور، جریان­های سرد و گرم با یک­دیگر ادغام نمی­شوند، نیازی به استفاده از ماژول جریان چندفازی نمی­باشد و از طرفی دیگر، از یک صفحه­ ی جداکننده به صورت interface استفاده شده است. محلول موجود در مدل دارای دمای بیشتر از جریان هوا می­باشد و از این­رو هدف مسأله، خنک کردن جریان هوای گرم خروجی می­باشد.

هدف از مسأله­ ی حاضر، بررسی رفتار سیالاتی و انتقال حرارتی جریان­های موجود در مبدل و بررسی بازدهی عملکردی مبدل مذکور بر اساس تعداد واحدهای انتقال حرارت (number of transfer units or NTU) می­باشد. شکل 2 نمایی از پانل مذکور را نشان می­دهد.

شکل 2 : نمایی از پانل انتقال حرارت

 

برای شبیه ­سازی حاضر از چند فرض استفاده شده است:

  • حل مسأله بر اساس دیدگاه pressure-based انجام گرفته است.
  • شبیه ­سازی مذکور از نظر زمانی به صورت پایا (steady) می­باشد.
  • اثر گرانش زمین بر روی مدل نادیده گرفته شده است.

 

گام 1) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

هندسه­ ی مدل حاضر به صورت سه­ بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. مدل حاضر مربوط به یک پانل مبدل حرارتی دارای دو مسیر جریان می­باشد؛ به طوری که از یک طرف، جریان محلول گرم و از طرفی دیگر، جریان هوای سرد در خلاف جهت جریان محلول خرکت می­کند. دیواره­ های بیرونی نیز به صورت عایق عمل می­کنند. شکل 3 نمایی از هندسه­ ی ترسیمی را نشان می­دهد.

شکل 3 : نمایی از هندسه­ ی ترسیمی

 

شبکه­ بندی مدل حاضر توسط نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه ­بندی به صورت بدون سازمان انجام شده و تعداد سلول­ ها معادل 155000 می­باشد. تعداد سلول­ ها در نزدیکی مرز دیواره ­ها ریزتر و دقیق­تر می­باشد. شکل 2 نمایی از شبکه­ بندی انجام گرفته را نشان می­دهد.

شکل 4 : نمایی از شبکه ­بندی

 

گام 2) مراحل شبیه­ سازی

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول 1 آمده است :

 

 

گام 3) نتایج نهایی

پس از فرایند حل، کانتورهای دو بعدی مربوط به دما، فشار و سرعت در دو مقطع xoz و yoz و همچنین خطوط جریان حاصل شده است. نتایج حاصل در قالب کانتورهای دوبعدی و خطوط جریان در شکل­ های 5 الی 11 نشان داده شده است.

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس”