بررسي عددي افزايش انتقال حرارت در يك لوله با سيم كويل نصب شده با جدايش از ديواره لوله

Numerical investigation on heat transfer enhancement of a tube with coiled-wire inserts installed with a separation from the tube wall

در اين پژوهش به بررسي افزايش انتقال حرارت در يك لوله حاوي سيم كويل با نسبت هاي گام به قطر و جدايش مختلف از ديواره داخلي لوله پرداخته شده است. بدين منظور براي بررسي عددي، جريان سيال هوا به لوله ي دايره اي شكل با شارثابت وارد شده به آن و به طول 6000 ميلي متر و با ضخامت ديواره دو ميلي متر كه درون آن سيم كويل ها به طول 2600 ميلي متر كه با مقطع مثلثي با طول ثابت شش ميليمتر كه با سه نسبت گام به قطر يك، دو و سه به طور جداگانه قرار گرفته اند، با دماي مشخص وارد شده است. سيم كويل ها با جداسازي يك و دو ميليمتر از ديواره داخلي لوله نصب شده اند. به طوري كه افزايش انتقال حرارت به علت اختلال در لايه مرزي آرام مورد بررسي قرار گرفته شده است. بررسي هاي انجام شده براي تعداد رينولدز از 3429 تا 26663 مي باشد. نتايج نشان مي دهد كه قرارگيري سيم كويل باعث افزايش قابل توجهي در نرخ انتقال حرارت و افزايش فاكتور اصطكاك و همچنين سرعت انتقال حرارت بر روي لوله ي صاف بر اساس گام كويل مي باشد. همچنين حداكثر عملكرد حرارتي براي حالت نسبت گام به قطر يك سيم كويل و فاصله ي يك ميليمتر آن از ديواره داخلي لوله مي باشد. درنتيجه، اختلال در لايه مرزي آرام مي تواند به طور موثري با استفاده از اين نوع قرارگيري سيم كويل در لوله افزايش يابد.

In this study, the increase of heat transfer in a tube containing coiled-wire with a ratio of pitch / diameter and different separations from the inner wall of the tube has been investigated. For this purpose, for numerical investigation, the flow of air to the circular tube with a constant heat flux fixed to it and with 6000 mm and with a wall thickness of two mm, in which 2600 mm long of coiled-wires with a 6 mm length triangular cross section, separately, were introduced at a specified temperature. The coiled-wires are installed by separating one and two mm from the inner wall of the tube. So that the increase of heat transfer due to disturbance in the boundary layer is studied slowly. The investigation were performed for reynolds numbers from 3429 to 26663. The results show that the coiled-wire positioning significantly increases the heat transfer rate and increases the friction factor as well as the heat transfer velocity on a smooth tube based on the coile step. Also, the maximum thermal performance is for the ratio of pitch / diameter of a coiled-wire and a distance of one mm to the inner wall of the tube. In conclusion, the laminar boundary layer disturbance can be effectively enhanced by using these types of coiled-wire inserts.