شبيه سازي عددي عملكرد پرههاي حلقهاي و دندانهدار در مبدل حرارتي

مبدل‌هاي لوله‌اي پره‌دار جزء مبدل‌هاي فشرده هستند كه از ويژگي‌هاي بارز آن‌ها مي‌توان به سطح تبادل حرارتي بالا و اشغال فضاي كمتر اشاره كرد. اين مبدل‌ها براي تبادل حرارت بين دو سيال گاز و مايع مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در اين پژوهش نتايج عددي و آزمايشگاهي ضريب انتقال حرارت و ضريب افت فشار پره‌هاي حلقه‌اي و دندانه‌دار با آرايش مثلثي با هم مقايسه شده است. نتايج آزمايشگاهي در نظر گرفته شده براي پره‌هاي حلقه‌ايي توسط پژوهشگراني به نام بريگز- يانگ، هويت، رابينسون- بريگز، ربس- ايكلس- سباتينو و براي پره‌هاي دندانه‌دار توسط ارلينگ نس و وايرمن به دست آمده‌اند. نمونه مورد نظر براي حل عددي به صورت سه بعدي انتخاب شده و روش عددي ناوير- استوكس ميانگين گيري شده رينولدز (k-ε) براي مدل سازي آشفتگي به كار رفته است. در اين پژوهش كه در محدوده‌ي عدد رينولدز بين 5000 تا 20000 انجام ‌شده است، مشاهده مي شود كه در صورت جايگزيني پره‌هاي دندانه‌دار به جاي پره‌هاي حلقه‌اي، ضريب انتقال حرارت 5/ 6 % و ضريب افت فشار 58 % افزايش مي يابد. علت اين افزايش، بيشتر شدن ميزان آشفتگي جريان به دليل هندسه پره و همچنين نفوذ جريان سيال به ريشه پره‌ها مي باشد. نتايج آزمايشگاهي نيز نشان ميدهد كه در صورت جايگزيني پره‌هاي دندانه‌دار به جاي پره‌هاي حلقه‌اي، ضريب انتقال حرارت 4% و ضريب افت فشار 45% افزايش مييابد.