بررسي عددي تأثير تعداد پره بر نرخ افزايش انتقال گرماي داخل كانال در حضور سيال غيرنيوتني

Numerical Investigation of the effect of number of fins on the rate of heat channel transfer in the presence of non-Newtonian fluid

در اين پژوهش به بررسي عددي تأثير تعداد پره و سهم ديواره پره‌دار و ديواره بدون پره از مقدار انتقال گرماي داخل يك داكت مستقيم با روش حجم محدود پرداخته شده است. تعداد پره‌ها 1، 3 و 5 عدد انتخاب شده و سيال عامل آن محلول آبي كربوكسي متيل سلولز است كه يك سيال غيرنيوتني قانون تواني مي‌باشد. در هر حالت، در اعداد رينولدز و پرانتل‌هاي مختلف، عدد ناسلت موضعي، ضريب انتقال گرما و مقدار افت فشار درون كانال محاسبه شده است. نتيجه شده كه با افزايش تعداد پره‌ها، انتقال گرماي كلي افزايش مي‌يابد ولي نرخ افزايش آن غيرخطي بوده و بخاطر تغيير الگوي جريان روند كاهشي دارد. همچنين سهم مقدار انتقال گرما در ديواره پره‌دار و ديواره بدون پره روند منظمي را طي نمي‌كند و به مكان قرارگيري پره‌ها وابسته است. بهينه بودن مقدار انتقال گرما و افت فشار داخل كانال به انتخاب تعداد و جانمايي پره‌ها وابسته است لذا بايد بين مقدار افزايش انتقال گرمايي كه به خاطر افزايش تعداد و مساحت سطح پره‌ها بوجود مي‌آيد و افزايش افت فشاري كه همراه است، موازنه‌اي برقرار نمود.

In this research, the effect of the number of fins and contribution of walls with and without fin to the amount of heat transfer inside a straight channel has been investigated numerically. It contains 1, 3 and 5 fins separately. The Carboxymethyl cellulose aqueous solution (CMC) was considered as a power–low non-Newtonian fluid. The local Nasselt numbers, heat transfer coefficient and pressure drop have been studied at some Reynolds and Prandtl number. From this study, it has been concluded that the increasing the number of fins on the wall helps to increase total heat transfer but increasing rate of heat transfer has nonlinear trend with increasing the number of fins. The rate of heat transfer has decreasing trend due to differences in flow pattern. Also, the contribution of heat transfer on the walls with and without fins is not regular process and depends on the specific location of the fins. The optimum heat transfer and pressure drop are dependent on the number and spacing of the fins. Therefore, it is necessary to balance the amount of heat transfer increased due to the increase in the number and area of the fins surface and the increase in the pressure loss associated with it.