آناليز حرارتي و بهينه سازي يك هواگرمكن تشعشعي متخلخل جديد، با استفاده از روش طول هاي مجزا، در ميدان دو بعدي مستطيلي

Heat Transfer Characteristics and Optimization of a Porous Radiant Air Heater, Using DOM, under the Influence of 2-D Rectangular Radiative Field

اخيراً با استفاده از محيط هاي متخلخل نوع جديدي هوا-گرمكن طراحي شده است كه اصول كاركرد آنها برپايه تبديل انرژي بين آنتالپي گاز وانرژي تابشي استوار است. در كار حاضر رفتار حرارتي يك هوا – گرمكن متخلخل چهار لايه مورد تجزيه و تحليل تيوريك قرار گرفته است. به علت عدم تعادل حرارتي بين گاز و محيط متخلخل دو معادله انرژي جداگانه براي فاز گاز و جامد در نظر گرفته شده است كه شامل هدايت گرمايي در دوفاز، انتقال حرارت جابجايي بين دو فاز و تشعشع در محيط متخلخل مي-باشد كه به صورت عددي در ميدان دوبعدي مستطيلي حل مي شوند. براي محاسبه تشعشع گرمايي از مدل جهات مجزا كه براي محاسبات چندبعدي دقت بسيار بالايي دارد استفاده مي شود. همچنين رفتار حرارتي سيستم مورد نظر و تاثير پارامترهاي مختلفي از قبيل ضخامت لايه متخلخل و نسبت پخش لايه بر عملكرد آن مورد بررسي قرار گرفته است. جهت بررسي صحت روش بكار گرفته شده، نتايج عددي كار حاضر با داده هاي تيوري و تجربي محققين ديگرمقايسه شده و انطباق قابل قبولي مشاهده شده است.

This work presents the heat transfer characteristics of a new type of porous radiant air heater that operates on the basis of effective energy conversion method between flowing gas enthalpy and thermal radiation. At each layer, the gas and solid phases are considered in non-local thermal equilibrium, and combustion in the porous radiant burner is modeled by considering a non-uniform heat generation zone. The homogeneous porous media, in addition to its convective heat exchange with the gas, may absorb, emit, and scatter thermal radiation. In order to determine the thermal characteristics of the proposed porous radiant air heater, a two-dimensional model is used to solve the governing equations for porous medium and gas flow, moreover discrete ordinates method is employed to obtain the distribution of radiative heat flux in the porous media. In order to validate the applied numerical method at the present analysis, the results are compared with some reported theoretical and experimental results of other investigators, where good agreement is observed.