شبيه سازي جريان همراه با جوشش در لوله هاي مارپيچ

كارشناسي ارشد

چكيده جريان همراه با جوشش يكي از متداول ترين انواع جريان ها در مبادله گر هاي حرارتي مي باشد. هدف از پايان نامه¬ي حاضر، شبيه¬سازي و بررسي اين جريان در لوله¬هاي مارپيچ قائم است. براي رسيدن به اين مهم، به ارائه¬ي مدل رياضي مناسب براي شبيه¬سازي اين نوع جريان پرداخته شد. براي مدل¬سازي جريان دو فاز از الگوي اولري- اولري استفاده شد. عباراتي براي دو نيروي درگ بين فازي و وال لوبريكيشن به معادلات مومنتوم اضافه شد. براي مدل¬سازي اغتشاش جريان، حالت اصلاح شده¬ي مدل k-ε Realizable با افزودن عباراتي براي تأثير تبادلات اغتشاشي بين فازي براي هر فاز به صورت جداگانه حل شد. براي مدل¬سازي رياضي جوشش،روش كلي به كار رفته در نرم افزار فلوئنت با اصلاح ضريب به كار رفته در آن براي مقادير مختلف عدد جوشش، و طولي از لوله كه جوشش در آن اتفاق مي¬افتد، اعمال شد. سپس، به نتايج شبيه¬سازي جريان همراه با جوشش در لوله¬هاي مارپيچ كوچك بر اساس مدل¬هاي ذكر شده در بالا پرداخته شد. نتايج حاصل از شبيه سازي با نتايج تجربي مقايسه شد و صحت مدل مورد استفاده مورد بررسي قرار گرفت. جريان همراه با جوشش در لوله هاي مارپيچ و مستقيم با يكديگر مقايسه شد و مشاهده گرديد كه در لوله هاي مارپيچ به دليل گراديان فشار عرضي ناشي از پديده ي گريز از مركز، توزيع فازهاي مايع و بخار در سطح مقطع غير متقارن است. اين پديده باعث تفاوت ضريب انتقال حرارت ديواره در نقاط مختلف در سطح مقطع لوله مي شود. تأثير تغيير قطر كويل و گام مارپيچ در ضريب انتقال حرارت بين ديواره و سيال بررسي شد و ملاحظه شد كه با كاهش قطر مارپيچ ( افزايش انحنا ) به دليل تشديد پديده ي تجمع بخار در ديواره ي سمت داخل، ضريب انتقال حرارت در اين ديواره كاهش و در ديواره ي سمت خارج افزايش مي يابد. همچنين با افزايش گام مارپيچ، ضريب انتقال حرارت به دليل تسهيل حركت فاز بخار به سمت خروجي و تجمع كمتر آن در مجاورت ديواره ها بهبود مي يابد. كلمات كليدي: جريان همراه با جوشش، لوله ي مارپيچ، جريان ثانويه، رويكرد اولري-اولري.

188184

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر حميد صفاري