عنوان المقالة:تطوبر أداء المبادلات الحرارية اللوحية باستخدام هندسة لوحة جديدة Improvement of Plate Heat Exchanger Performance Using a New Plate Geometry
تعد المبادلات الحرارية اللوحية من الأدوات المهمة المستخدمة في نقل الحرارة. نظرًا لأنها تتميز بمعدل نقل حرارة مرتفع ، وضغط عالٍ ، فضلاً عن سهولة الصيانة ، فإن زيادة أدائها يعد هدفًا رئيسيًا وهامًا للعديد من الباحثين والشركات الصناعية ذات الصلة. علاوة على ذلك ، له تأثير إيجابي على استهلاك الوقود وحماية البيئة. في هذه الدراسة ، تم اقتراح هندسة جديدة للألواح المستخدمة في المبادل الحراري للوحة من أجل زيادة أدائها. تم إجراء دراسة عددية لنموذج تدفق التيار المعاكس أحادي الطور ، مع اللوحة الجديدة ، باستخدام برنامج ANSYS Fluent ضمن ظروف عمل غلاية مختلطة التكثيف. تم اعتماد نموذج SST k-المضطرب لدراسة التدفق المضطرب. تتعلق الدراسة بالخصائص الحرارية والهيدروديناميكية للتدفق في المبادل (على سبيل المثال ، رقم Nusselt Nu ومعامل الاحتكاك f) وتحديد أدائها بناءً على المعامل Nu / f1 / 3. يتم التحقق من صحة نتائج الدراسة العددية باستخدام طريقة تحليلية جديدة. تتم مقارنة قيم رقم نوسلت ، ومعامل الاحتكاك ، والأداء مع القيم المقابلة لها لأنواع جديدة من هندسة الألواح وألواح شيفرون التجارية ضمن نطاق رقم رينولدز من 500 إلى 5000. تظهر المقارنة تحسنًا في عدد نوسلت والأداء العام لـ بمعدل 28٪ و 40٪ على التوالي ، مقارنة بالموديلات التجارية والجديدة الأخرى.
الملخص الانجليزي
Plate heat exchangers are important tools used in heat transfer. Since they are characterized by a high heat transfer rate, high compactness, as well as easy maintenance, increasing their performance is a major and important objective for many researchers and related industrial manufacturers. Furthermore, it has a positive impact on fuel consumption and environmental protection. In this study, new geometry for the plates used in the plate heat exchanger is proposed in order to increase its performance. A numerical study of a single-phase counter-current flow model, with the new plate, is carried out using ANSYS Fluent software within the working conditions of the condensing combi boiler. The SST k-ω turbulence model is adopted to study the turbulent flow. The study concerns the thermal and hydrodynamic characteristics of the flow in the exchanger (e.g., Nusselt number Nu and coefficient of friction f) and determination of its performance based on the parameter Nu/f1/3. The results of the numerical study are validated using a new analytical method. The values of Nu number, coefficient friction, and performance are compared with their corresponding values of new types of plate geometry and commercial chevron plates within the range of Reynolds number from 500 to 5000. The comparison shows an improvement in Nu number and overall performance of an average of 28% and 40%, respectively, compared to other commercial and new models.
تاريخ النشر
22/01/2021
الناشر
Arabian Journal for Science and Engineering-Springer
رقم المجلد
رقم العدد
46
ISSN/ISBN
2877–2889
رابط DOI
https://doi.org/10.1007/s13369-020-05287-8
الكلمات المفتاحية
Plate heat exchanger, New geometry of plate, Nu number, Performance, Friction factor
أحمد أبو الخيل | Ahmad Aboulkhail | 2945