بررسي لايه مرزي سرعت و حرارت در داخل و خارج لوله مارپيچ

هدف اصلي اين مطالعه بررسي هندسه لايه مرزي حرارت و سرعت در اطراف ديواره لوله مارپيچ در يك مبدل حرارتي پوسته-لوله اي است. براي نيل به اين هدف هندسه مبدل حرارتي مورد نظر با استفاده از نرم افزار گمبيت شبيه سازي شده و شرايط مرزي مناسب تعريف گشته اند. حل معادلات حاكم نيز با استفاده از نرم افزار فلوئنت صورت پذيرفته است. از مهمترين نقاط قوت اين مطالعه شبيه سازي تمامي فضاي مبدل و حل معادلات حاكم براي سيال داخل پوسته و لوله به صورت همزمان مي باشد. بنابراين شرط مرزي ويژه اي براي ديوراه لوله، نظير شار ثابت و دما ثابت تعريف نشده است. و براي پيوسته كردن فضاي حل معادلات انتقال حرارت هدايتي در راستاي ضخامت لوله تعريف شده است. سيال گرم در داخل مخزن بوده و سيال سرد از داخل لوله عبور مي كند. بنابراين جابجايي آزاد ناپايا بين سيال داخل مخزن و ديواره بيروني لوله وجود دارد. در حاليكه انتقال حرارت سطح داخلي لوله با سيال سرد موجود در لوله از نوع انتقال حرارت جابجايي اجباري ناپايا است. پس از حل معادلات حاكم توزيع دما و سرعت بر روي صفحه هاي عمودي و موازي با لوله ترسيم شده و لايه هاي مرزي حرارتي و سرعت در آنها مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج به دست آمده از مشاهدات نشان مي دهند كه لايه مرزي حرارت داراي نوسانات محسوسي در اطراف سطح بيروني لوله است در حاليكه لايه مرزي سرعتي فقط محدوده مشخصي از اطراف لوله را شامل شده و به دليل وجود جابجايي آزاد، سرعت آن در ساير نقاط تقريباً صفر است.