مقاله انتقال حرارت در لوله – اثر طول محور چرخیده

توضیحات

 عنوان فارسی: افزایش انتقال حرارت در لوله با وارد کردن نوارهای پیچ خورده یک شکل یا غیر هم شکل به لوله با محورهای متناوب : اثر طول محور چرخیده

عنوان انگلیسی مقاله:

Heat transfer enhancement in tube by inserting uniform/non-uniform twisted-tapes with alternate axes: Effect of rotated-axis length

مطالب مهم:

طراحی جدیدی از لوله های پیچیده که با طول  یک شکل و یا غیر همشکل متناوب (TAs وN-TAs)ارائه شده است.

نوع TA با طول تناوب کوچکتر سرعت انتقال حرارت بیشتری را با طول تناوب بزرگتر می دهد.

همبستگی های تجربی برای  عدد ناسلت،ضریب اصطکاک و معیار سنجش بازده حرارتی،برای ارزیابی سود واقعی استفاده از TAs/N-TAsکه پیشنهاد می شود.

1.چکیده:

افزایش انتقال حرارت با استفاده از نوار پیچیده با محور متناوب با طولهای متناوب متفاوت (نسبت طول تناوب به طول پیچش،l/y=0.5,1.0,1.0,2.0.)در این مقاله با دقت مورد بررسی قرار گرفته است.نوار پیچیده با طولهای متناوب همشکل یا غیر هم شکل (TAs ,N-TAS)مانند نمونه نوار (TT)برای مقایسه در عددهای رینولدز بین 5000 و 21500آزمایش شدند .نتایج تجربی نشان داد که همه TAsوN-TAsمنتج به عدد ناسلت بالاتر و ضریب اصطکاک بیشتر از TTمی شود و عدد ناسلت و ضریب اصطکاک بدست آمده به شدت با کاهش طول تناوب (l)کاهش می یابد.انتقال حرارت و ضریب اصطکاک محاسبه شده در N-TAs به طور مستقیم به طول تناوب وابسته است تا تنوع طول.در این مقاله ،بهترین مقادیر برای افزایش انتقال حرارت و افزایش اصطکاک با به کار بردن TA در l/y=0.5 بدست آمد،در حالی که بیشترین سرعت انتقال حرارت را با بیشترین

ضریب انتقال حرارت را می دهد.در مجموع همبستگی تجربی عدد ناسلت ،ضریب اصطکاک و معیار سنجش بازده برای رسیدن به بازده حقیقی با استفاده از TAs/N-Tasبا نوارهای بیشتر نیز محاسبه شده است.

مقدمه:

جریان چرخشی جریانی دورانی حول یک محور است:از مزایای آن در بسیاری از وسایل مهندسی مثل فیلترهای سیلکونی ،لوله گردابی ،ماشین های اسپری کننده کشاورزی ،موتورهای گازوئیلی ،موتورهای دیزلی ،توربین های گاز ،کوره ها،جمع کننده غبار گردابی و بسیاری از وسایل حرارتی دیگر استفاده می شود.برخی مطالعات از

افزایش انتقال حرارت در روش های فعال و غیر فعال گزارش داده اند.روش غیر فعال می تواند سرعت انتقال حرارت را با افزودن لوازمی که به منبع قدرت اضافی نیاز ندارند بالا ببرد.(شکل 1 را ببینید)که وسیله چرخشی یکی از مهمترین وسایل در این گروه است .نوار چرخشی متعلق به گروهی مهم از مولدهای چرخشی است که بیشتر برای بهبود انتقال حرارت کاربرد دارد.مکانیسم های افزایش انتقال حرارت به دلیل نوار پیچیده شامل :

(1)کاهش قطر هیدرو لیکی که باعث افزایش سرعت جریان و پیچش می شود که به ترتیب تنش برشی در دیواره را افزایش می دهد و حرکت ثانویه را افزایش می دهد.(2)افزایش جریانی مخلوط در مناطق مرکز و جریان نزدیک دیواره ها ایجاد می کند و(3)انتقال حرارت بیشتر را از طریق تماس حرارتی ایجاد می کند.

نمونه (اصلاح نشده) نوارهای پیچیده با دقت زیاد در سیستم های مختلف برای افزایش انتقال حرارت آزمایش شدند.Jaisankar  و همکاران (1)امکان استفاده از نوارهای پیچیده را در نسبتهای پیچش متفاوت در گرم کننده های آب خورشیدی در اعداد رونالدز بین 3000 و 23000با محاسبه انتقال حرارت و ضریب اصطکاک و بازده گرمایی مورد بررسی قرار دادند.حجازی  و همکارانش (2)نیز افزایش ضریب انتقال حرارت و کاهش فشار را در طی چگالش HFC-134a در لوله های عمودی که با نوارهای پیچیده با نسبتهای پیچش متفاوت متناسب است را مورد بررسی دقیق قرار دادند.Syam Sundar و Sharma(3) ضریب انتقال حرارت همرفتی و ضریب اصطکاک را در لوله ای که بانوار پیچیده پر شده است وبا آب/Al2O3 جریان نانو به عنوان جریانی که بر روی

شکل 1-عکس هایی از وسایل افزایش انتقال حرارت.

آن کار می شود مطالعه کردند..اخوان –  بهابادی و همکاران (4)افزایش انتقال حرارت و کاهش فشار را در داخل دیگ بخار که با نوارهای پیچیده پر شده است را در طی عبور جریان جوشان از R-134a گزارش کردند .Sharma و همکاران (5)ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک در لوله با نوار پیچیده در داخل آن محدوده انتقال جریان با استفاده از نانو جریان Al2O3 ارائه دادند.

در کل،افزایش انتقال حرارت در رابطه با بکار گیری نمونه نوارهای پیچیده همراه است با افزایش اصطکاک است.محاسبه و تحقیق عملکرد بیشتر نوارهای پیچیده معمولا در ضریب عملکرد حرارتی که بر پایه تغییر دادن افزایش انتقال حرارت و ضریب اصطکاک گزارش می شود.برای کاهش اصطکاک (یا کاهش فشار)در مبدل حرارتی که مقایسه می شود با مقادیر داده شده برای نوارهای پیچیده شده ،برخی نوارهای پیچیده مانند نوارهایی که با فاصله های منظم پیچیده شده اند پیشنهاد شده است(6)،به طور همسان نوارهای با فاصله

• نوار پیچیده هم شکل با محورهای متناوب(TA)

• نوار پیچیده غیر هم شکل با محورهای متناوب (N-TA)

شکل 2- جزئیات هندسی نوارهای پیچیده هم شکل /غیر هم شکل با محورهای متناوب.

شکل 3- دید تصویری نوارهای پیچیده هم شکل با محورهای متناوب در طولهای تناوب مختلف در l/y=3.0

پیچیده شده (7)،نوارهای پیچیده سوراخ شده (8)،نوارهایی که با طول پیچ کم(9)،نوارهای پیچیده با طول کم منظم(10)،نوارهای پیچیده با مرکز تمیز (11)،نوارهای پیچیده آزاد/نوار پیچیده طول کم،(12)و…نیز پیشنهاد شده است.بنابراین بیشتر آنها سرعت انتقال حرارت را تا مقدار بیشتری پایین آوردند که در مقایسه با بین انتقال حرارت افزایش یافته و ضریب اصطکاک نتایج ضعیف تری را به نسبت نمونه نشان دادند.

برخی روشهای دیگر نیز ساخته شده اند تا افزایش آشفتگی بیشتری را در مجاورت دیواره لوله یا در مرکز آن با تغییردر لبه ها یا مرکز نوارهای پیچیده بوجود آورند .نوارهای پیچیده تغییر یافته در این گروه شامل مدلهای زیر است:نوار پیچیده با برشهای جنبی با یا بدون محور جایگزین (13و14)، نوار پیچیده بال سه گوش (15)،نوار پیچیده شکسته(16)نوار پیچیده دندانه ای(17و18)نوار پیچیده با لبه تا زده (19)نوار پیچیده با برش در گوشه (20)نوار پیچیده با برش V شکل (21)نوارهای پیچیده دوقلو(22)نوارهای پیچیده در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت(23و24)نوارهای پیچیده دارای بالهای مرکزی و محورهای جایگزین (25)نوارهای پیچیده سوراخ شده (26)نوار پیچیده غیر همشکل(27)نوار پیچیده با برشهای ذوزنقه ای (28)نوار پیچیده که با دندانه های مورب داخل می شود (29)راست-چپ مارپیچ (30)مجرای دایره ای با شیارهای محوری کامل ناهموار یا محورهای موجدار پر شده با نوار پیچیده با مرکز خالی(31-33)و….بیشتر نوارهای ذکر شده در این گروه بخصوص نوارها با محورهای جایگزین سرعت انتقال حرارت را به شدت بالا می برند و همراه با

شکل 4- تصاویری از نوارهای پیچیده غیر هم شکل با محورهای متناوب (N-TA)

آن کاهش فشار قابل قبولی را ایجاد می کنند که سنجش بهتر در بین افزایش انتقال حرارت و ضریب اصطکاک را نسبت به نمونه های آماده شده نشان می دهند.

سود استفاده از نوارهای پیچیده اصلاح شده با محورهای متناوب (TAs)محققان این مقاله را بر آن داشت که برای طراحی نوارهای پیچیده یک شکل با محورهای متناوب(TAs)در نسبتهای متفاوت طول جایگزین به طول پیچ l/y=0.5,1.0,1.5,2 که طول پیچ در این مورد طول پیچ بر 180 درجه (y)تعریف شده است.نتایج نوارهای پیچیده غیر هم شکل با محورهای متناوب(N-TAs)نیز ارائه می شود.همچنین کار بر روی یافتن بهترین سنجش بین افزایش انتقال حرارت و ضریب اصطکاک انجام می شود.در آزمایش ها TAs ها در لوله های مبدل حرارتی در موقعیت شار حرارتی یکسان در عدد رینولدز بین 5000 و21500 مورد آزمایش قرار گرفتند.به علاوه تکنیک مشاهده جریان  و روش عددی به سمت بررسی مشخصات جریان سیال و انتقال حرارت مرتبط با نوارهای پیچیده هدایت می شود.

2. مدل فیزیکی

جزئیات در مورد نوارهای پیچیده هم شکل/غیر هم شکل با محورهای متناوب(TA/N-TA)در شکل های 2-4 ارائه شده است.هر دو مTAs/N-TAsاز نوارهای آلومینیوم ساخته شد(در آزمایش مبدل حرارتی)و ورقه های اکریلیک (در آزمایش مشاهده )با ضخامت 0.8 میلی متر (δ)،عرض (W)18 میلی متر وطول 1000میلیمتر (L).اولا :نمونه نوارهای پیچیده (TTs)با سه طول پیچش متفاوت (y)54،72،و 90 میلی متر ،متناظر با نسبت پیچش (y/W)3،4 و 5 با نوارهای پیچیده راست در محور های طولی آنها آماده شد که در فشار نگه داشته می شد.سپس ،TAsبا تغییر در TTاز طریق مراحل زیر ساخته شدند(1)هر نوار از دو طرف با عمق 4 میلی متر بریده شد(طول مورد نظر)(2)هر دو طرف قسمت بریده شده همزمان تا اختلاف زاویه 90 درجه به نسبت بخش قبلی پیچانده شد .این مدل برای بوجود آوردن جریان گردابی با محورهای متناوب طراحی شد. در آزمایش ها چهار نوار پیچیده هم شکل با محورهای متناوب(TAs)با نسبتهای متفاوت طول جایگزین به طول پیچیده ،l/y=0.5,1.0,1.5,2 آزمایش می شود.علاوه برآن سه نوع متفاوت نوارهای پیچیده غیر هم شکل (N-TAs)نیز با ترتیب زیر آماده شدند(1)N-TA با افزایش دوره ای طول جایگزین با نسبتهای متوالی طول تناوب به طول پیچش(PI)،l/y=0.5:1.0:1.5:2.0/0.5:1.0:1.5:2.0, (2)NTA با کاهش دوره ای طول جایگزین با نسبتهای متوالی طول تناوب به طول پیچش (PD)l/y=2.0:1.5:1.0:0.5/2.0:1.5:1.0:0.5 و(3)N-TA با افزایش دوره ای و کاهش طول تناوب با نسبتهای متوالی طول تناوب بر طول پیچش (PID)l/y=0.5:1.0:1.5:2.0:1.5:1.0:0.5.جزئیات TAs/N-Tasبه طور هندسی در شکل های 2 تا 4 رسم شده است.

3.وسایل آزمایشی و روش کار.

3.1 مقطع آزمایش و دستگاه.

آزمایش در حلقه باز دستگاه آزمایشی که در شکل 5(a) نشان داده می شود انجام می شود .مقطع آزمایشی انتقال حرارت از لوله مسی با قطر داخلی 18 میلی متر و ضخامت 1.5 میلی متر و طول 1000میلی متر ساخته شده است. لوله مبدل حرارتی از طول با پنبه نسوز کشویی یا دیسکی عایق بندی شد تا از انتقال حرارت با محیط جلوگیری شود.مقطع آزمایشی انتقال حرارت با سیم الکتریکی تاشو که به صورت مارپیچ پیچانده شده است به طور مداوم گرم شد.قدرت الکتریسیته تولیدی با اتو ترانسفورماتور کنترل می شود تا شار حرارتی ثابتی در کل طول مقطع مورد آزمایش بدست بیاید و شدت جریان در کمتر از 10 آمپر حفظ شود.دمای ورودی و خروجی آب در نقاط مشخصی با واحد اندازه گیری دمای چند کاناله (ثبت کننده داده)با اتصال به ترموکوپل های RTD اندازه گیری شد.15 ترموکوپل با نوار به دیواره لوله برای اندازه گیری اختلاف دمای پیرامونی چسبانده شد که این مقادیر قابل چشم پوشی بود.میانگین دمای محلی دیواره با محاسبه میانگین دماهای محاسباتی که از ترموکوپل های دیواره خوانده می شود تعیین می شود.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش ترجمه مقاله

به منظور سفارش ترجمه تخصصی مقالات خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش ترجمه تخصصی