شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس محلول-هوا همراه با صحت سنجی مقاله

شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس محلول-هوا همراه با صحت سنجی مقاله


625,000 تومان 375,000 تومان

تخفیف : 250,000 تومان

پروژه­ حاضر مربوط به شبیه­ سازی یک پانل صفحه ­ای از مبدل حرارت جریان متقاطع با استفاده از نرم افزار ansys fluent می­ باشد. این شبیه­ سازی براساس داده ­های موجود در یک مقاله­ مرجع معتبر انجام گرفته است و نتایج آن با نتایج موجود در مقاله مقایسه و اعتبارسنجی شده است.

نقد و بررسی : شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس محلول-هوا همراه با صحت سنجی مقاله

شرح مسأله

مسأله­ حاضر مربوط به شبیه­ سازی یک پانل صفحه ­ای از مبدل حرارت جریان متقاطع می­ باشد. این شبیه­ سازی براساس داده ­های موجود در مقاله­ مرجع [1] انجام گرفته است و نتایج آن با نتایج موجود در مقاله مقایسه و اعتبارسنجی شده است. این مبدل حرارتی از دو کانال مخصوص جریان تشکیل شده است؛ بدین صورت که جریان هوا از یک طرف صفحه­ مرکزی پانل و جریان محلول از طرف دیگر آن ولی در جهت مخالف با جریان هوا جاری می­ گردد. به طور کلی، این پانل، مربوط به یکی از دو پانل موجود در سیکل بسته­ جریان محلول و هوا می­ باشد. سیالات مورد استفاده در مدل حاضر شامل هوا و اتیلن گولیکول می ­باشد که البته خواص ترموفیزیکی آنها به صورت دستی در فلوئنت تعریف شده است. اتیلن گولیکول ماده ­ای بی­رنگ، بدون بو، با فراریت کم و ویسکوزیته­ پایین می­ باشد که خواص آن به صورت چندجمله ­ای (polynomial) وابسته به دما تعریف شده است. ضمناً از آنجایی که در مبدل مذکور، جریان های سرد و گرم با یک­دیگر ادغام نمی ­شوند، نیازی به استفاده از ماژول جریان چندفازی نمی­ باشد و از طرفی دیگر، از یک صفحه­ جداکننده به صورت interface استفاده شده است. محلول موجود در مدل دارای دمای بیشتر از جریان هوا می ­باشد و از این ­رو هدف مسأله، خنک کردن جریان هوای گرم خروجی می­ باشد. هدف کلی مسأله­ حاضر، بررسی رفتار سیالاتی و انتقال حرارتی جریان­ های موجود در مبدل و بررسی بازدهی عملکردی مبدل مذکور می­ باشد.

 

گام 1) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

هندسه­ 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 می ­باشد؛ به طوری که از یک طرف، جریان محلول گرم و از طرفی دیگر، جریان هوای سرد در خلاف جهت جریان محلول حرکت می ­کند. دیواره ­های بیرونی نیز به صورت عایق عمل می­ کنند. ابعاد مبدل 1 متر * 0.5 متر می­ باشد که جریان هوا از عرض 0.5 متری آن ورود و خروج می­یابد؛ در حالی که جریان محلول از مقاطعی به طول 0.1 متر از طول مبدل ورود و خروج می­ یابند. پس نسبت طول مقطع ورود یا خروج جریان محلول به طول کل مبدل حرارتی برابر 0.1 است.

 

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 می­ باشد. تعداد سلول ­ها در نزدیکی مرز دیواره ­ها ریزتر و دقیق­تر می­ باشد.

 

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

برای شبیه­ سازی حاضر از چند فرض استفاده شده است:

  • حل مسأله بر اساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) انجام گرفته است.
  • شبیه­ سازی در هر دو حالت سیالاتی و انتقال حرارتی انجام شده است.
  • شبیه­ سازی مذکور از نظر زمانی به صورت پایا (steady) می­ باشد.
  • اثر گرانش زمین بر روی مدل نادیده گرفته شده است.

 

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

 

 

گام 3) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، مقدار بازدهی مبدل حرارتی محاسبه شده و با مقدار حاصل در مقاله­ مرجع [1] مقایسه و اعتبارسنجی شده است. این مقایسه و اعتبارسنجی براساس مقادیر موجود در نمودار شکل شماره­ 11 مقاله انجام گرفته است. این نمودار بیانگر تغییرات مقدار بازدهی مبدل (Ԑ) بر حسب نسبت xi/x0 می­باشد. این نسبت xi/x0 به عنوان نسبت طول مقطع ورودی جریان مایع به طول کل مبدل تعریف می­ گردد. با توجه به هندسه­ مدل شده کار عددی حاضر، مقدار این نسبت در شبیه ­سازی کنونی برابر 0.1 می ­باشد. برای محاسبه مقدار بازدهی مبدل از روابط موجود در مقاله استفاده می شود. مقدار دمای ورودی هوا و مایع در شرایط مرزی تعریف شده بود و مقدار دمای خروجی آب و هوا نیز با استفاده از دستور report نرم ­افزار و روش area wighted average به دست می­ آید. لازم به ذکر است که مقدار گرمایی که در طول فرایند شبیه ­سازی از بخش سیال سرد به سیال گرم منتقل می ­شود برابر با مقدار گرمایی است که از بخش سیال گرم به سیال سرد منتقل می­ شود.

 

 

 

همچنین می­ توان طبق روابط و محاسبات ذکر شده در بالا، مقدار نسبت ظرفیت حرارتی مایع به ظرفیت حرارتی هوا را محاسبه نمود و طبق نمودار شکل شماره­ 19، مقدار بازدهی مبدل را در مقدار نسبت مذکور به دست آورد و با مقدار بازدهی محاسبه شده مطابق محاسبات بالا مقایسه کرد.

 

 

 

همچنین کانتورهای دو بعدی مربوط به دما، فشار و سرعت و همچنین خطوط جریان دو بعدی حاصل شده است.

 

 

Reference

 Alireza Vali, Carey J. Simonson, Robert W. Besant, Gazi Mahmood, Numerical model and effectiveness correlations for a run-around heat recovery system with combined counter and cross flow exchangers ,International Journal of Heat and Mass Transfer 52 (2009) 5827–5840

 

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “شبیه سازی مبدل حرارتی صفحه ای جریان متقاطع معکوس محلول-هوا همراه با صحت سنجی مقاله”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
logo-samandehi