بررسي تأثير سطح مقطع بر عملكرد مبدل‌هاي حرارتي با لوله‌هاي مارپيچ مخروطي به‌وسيلۀ ديناميك سيالات محاسباتي

طراحي بهينۀ مبدل‌هاي حرارتي به‌منظور كاهش مصرف انرژي در صنايع بسيار حائز اهميت است. يكي از انواع مبدل‌ها، مبدل حرارتي لوله‌مارپيچ است كه باتوجه ‌به برتري‌هاي آن نسبت‌به انواع ديگر مبدل‌ها امروزه بسيار استفاده مي‌شود. در مكان‌هايي با كمبود فضا، استفاده از مبدل‌هاي حرارتي مارپيچ كاربرد زيادي دارد؛ بنابراين مطالعۀ اين نوع مبدل مي‌تواند يكي از موضوعات جالب‌ توجه باشد. در اين تحقيق لوله‌هاي مارپيچ مخروطي با سطح مقطع‌هاي دايره‌اي، بيضوي و مربعي و با زاويه‌هاي مخروطي 10، 30 و ۵۰ درجه و طول گام‌هاي 15، ۳۰ و ۴۵ ميلي‌متر به‌منظور بررسي عملكرد حرارتي-هيدروديناميكي با شگرد ديناميك سيالات محاسباتي مدل‌سازي شدند. داده‌هاي مربوط‌به عدد ناسلت و ضريب اصطكاك براي هر سه شكل هندسي مقايسه، تحليل و بررسي شد. نتايج نشان داد كه در بين هندسه‌هاي مختلف، مقطع بيضوي به‌صورت ميانگين در تمام محدوده‌هاي عدد رينولدز در زاويه‌هاي مختلف به‌ترتيب 33/34 و 38/0 درصد از هندسه با سطح مقطع مربعي و دايره‌اي عملكرد انتقال حرارت بهتري دارد. هم‌چنين به‌سبب تغيير ضخامت لايه‌مرزي مقدار عدد ناسلت و ضريب اصطكاك براي هندسه با مقطع مربعي داراي مقادير كمتري است.