بررسي اثر پارامتر‌هاي هندسي پره‌هاي طولي خارجي و جريان سيال بر كارايي مبادله‌كن‌هاي گرمايي عمودي تحت انتقال گرماي جابجايي آزاد

A Study on the Effect of Geometrical Parameters of Longitudinal External Fins and Fluid Flow on the Efficiency of the Vertical Heat Exchanger under Free Convection Heat Transfer

در كار حاضر به ‌مطالعه عددي يك مبادله‌كن گرمايي استوانه‌اي پره‌دار قائم كه با جريان لايه اي و طبيعي هواي محيط اطراف تبادل گرما مي‌كند پرداخته شده است. در اين بررسي ‌هندسه‌هاي مختلف پره‌هاي طولي خارجي (مستطيلي، ذوزنقه اي، مثلثي) با چهار دماي متفاوت سيال ورودي لوله بررسي شده است. شبيه سازي با مدل سه بعدي و به روش حجم محدود انجام يافته است. به ‌منظور افزايش كارايي پره انتخاب شده پارامترهاي هندسي موثر مانند ضخامت، ارتفاع و تعداد پره ها‌ مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته است. در ادامه عملكرد مبادله‌كن گرمايي به ‌ازاي دبي‌هاي جرمي مختلف سيال گرم مورد ارزيابي قرار گرفته است. مقايسه نتايج كار حاضر با مدل مرجع به كار رفته افزايشي حدود 10 درصد در كارايي لوله پره‌دار را نشان مي‌دهد.

In the present work a numerical study of a vertical finned tube heat exchanger in the case of laminar free convection of the ambient air flow was discussed. In this study different geometries of external longitudinal fins (rectangular, trapezoidal, and triangular) with four different temperatures of hot inlet fluid in the pipe was investigated. The simulation has been done with a three-dimensional model and finite volume method. In order to increase the efficiency of pre-selected fin, geometric parameters such as the thickness of the fin, the fin height and the number of fins have been examined and compared. Then the heat exchanger performance for different mass flow rates of hot fluid were evaluated. The result represents an effectiveness for optimal finned tube with a 10% increase compared with optimal reference model.