تحليل آزمايشگاهي انرژي و اگزرژي اثر شار حرارتي يكنواخت و پله اي بر انتقال حرارت روي يك لوله با مقطع دايره اي

An experimental energy and exergy analysis of uniform and step heat flux effects on heat transfer over of circular cross-section tube

بهبود انتقال حرارت در صنايع مختلف و مشخصا در مبدل هاي حرارتي كاربرد فراوان دارد. بهينه سازي انتقال حرارت در مقابل عدم افزايش انرژي مورد نياز پمپاژ، منتج به افزايش راندمان كل در سيستم هاي مختلف خواهد شد. در اين پژوهش بررسي جريان سيال و انتقال حرارت جابجايي اجباري در رژيم جريان آرام توسعه يافته هيدروديناميكي، در يك لوله افقي و تحت شارهاي حرارتي يكنواخت و پله، به صورت آزمايشگاهي مورد توجه است. تاثير استفاده از سه مدل مختلف اعمال شار حرارتي يكنواخت، پله صعودي و پله نزولي بر انتقال حرارت و جريان سيال، بررسي مي گردد. مطالعه تاثير پارامترهاي مختلف بر مشخصه هاي انتقال حرارت و جريان سيال در مدل-هاي مختلف اعمال شارهاي حرارتي، گزارش شده است. آناليز عدم قطعيت صورت گرفته و حداكثر مقدار قابل قبول 1. 8 درصد بدست آمده است. در اين مقاله براي اعتبار سنجي، بررسي نتايج اوليه در قياس با رابطه معروف شاه و لاندن صورت گرفته است و تطابق نتايج آزمايشگاهي و تحليلي با حداكثر خطاي 8. 5 درصد گزارش شده است. در اين پژوهش دو رويكرد تحليل انرژي و اگزرژي مورد توجه قرار دارد و در تحليل با رويكرد انرژي، بهبود ضريب انتقال حرارت جابجايي اجباري 19. 3 و 22. 3 درصد به ترتيب براي مدل دو و سه نسبت به مدل شماره يك بدست آمده و در تحليل اگزرژي، مقادير بازگشت ناپذيري 0. 0887، 0. 1037 و 0. 0807 به ترتيب براي مدل هاي يك، دو و سه گزارش شده است. نتايج نشان مي دهد كه مدل شماره سه داراي بيشترين مقدار متوسط ناسلت و كمترين مقدار توليد آنتروپي است

Heat transfer enhancement is widely applicable in various industries, specifically in heat exchangers. Optimizing of heat transfer in the absence of increased pumping energy will result in increased of total efficiency in different systems. In this paper, forced convection heat transfer and fluid flow of fully developed laminar regime in a horizontal tube under uniform and non-uniform step heat fluxes is investigated experimentally. The effect of uniform, non-uniform increasing and decreasing applied heat fluxes on heat transfer and fluid flow are investigated. The effect of various parameters on heat transfer and fluid flow characteristics in these models are reported. Uncertainty analysis is performed and acceptable maximum of 1.8 percent is acquired. The primary results compared to well-known Shah and London equation for validation and maximum error of 8.5 percent is reported. In the present paper, Energy and exergy are two approach of analyzing. Convection heat transfer coefficient enhancement of 19.3 and 22.3 percent compared with model 1 are reported for model 2 and 3 respectively, in energy analysis. Furthermore, in this paper, exergy analysis is done and irreversibility values of 0.0887, 0.0803 and 0.1037 are reported for model 1, model 2 and model 3 respectively. Finally, it is concluded that the model number 3 is the best way to enhance heat transfer because of the maximum averaged Nusselt number and the minimum entropy generation values