Effect of Corrugation Depth on Heat Transfer Enhancement and Flow Characteristics for Corrugated Tubes
| Main Authors: | Al-dabagh, Aamer Majeed, Hatem, Falah Fakhir, Sadiq, Ibrahim Emad |
|---|---|
| Format: | Article info application/pdf Journal |
| Bahasa: | eng |
| Terbitan: |
University of Babylon
, 2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
https://www.journalofbabylon.com/index.php/JUBES/article/view/1502 https://www.journalofbabylon.com/index.php/JUBES/article/view/1502/1213 |
Daftar Isi:
- تم أختبار ثلاثه انابيب محلزنه تحتوي على اعماق نتوء مختلفه عمليا ونظريا. الاختبار أنجز بامرار هواء بارد داخل الانبوب المحلزن، يسخن هذا الهوء بامرار بخار ماء مشبع داخل القشره المبادل الحراري هذا يؤدي الى جعل درجه حرارة سطح الانبوب تقريبا ثابته. قيم عمق النتوء الابعدي(e/Dh) هي 0.0216, 0.0469, 0.0798, بينما زاوية الحلزون ونسبه خطوه الحلزون (p/Dh) كانتا ثابتتان تقريبا 9ο و0.5, على التوالي. التجارب أنجزت على الهواء المضطرب حيث كان عدد رينولدزمن 5000 الى 50000. النتائج أظهرت ان معدل الزيادة في عدد نسلت كانت 46%,67% و105% لنسبة عمق نتوء 0.0216 ,0.0469 و0.0798, على التوالي بالمقارنه مع الانبوب الاملس. بينما، معدل الزيادة لمعامل الاحتكاك للانابيب الملتويه ذات نسبة عمق التواء 0.0216, 0.0469 و0.0798 كانت 90%, 135% و500% اعلى من الانبوب الاملس، على التوالي. بثبوت قدرة دافعة الهواء فان أفضل نسبة عدد نسلت كانت 1.4 التي تم الحصول عليها من انبوب محلزن يحتوي على نسبة عمق نتوء متوسط القيمة (e/Dh= 0.0469). أستخدم الحل العددي لتصور تصرف الجريان داخل الانبوب المحلزن بأستخدام برنامج Ansys, Fluent 15. النتائج النظريه اظهرت ان هنالك دوامة رئيسيه تتكون نتيجه حركه المائع بمسار حلزوني، بالاضافه الى ذلك هنالك دوامة اخرى تتكون خلف النتوء. هذان الدوامتان تقومان بعملية خلط بين طبقات المائع وكذلك تكيسر طبقه المتاخمه، وبالنتيجة يؤدي الى تحسين انتقال الحرارة.
- Three.corrugated.tubes.with various corrugation.depths are.experimentally and numerically. investigated. Air. is used as a working. fluid. in. tube .side. heated .by saturated. steam. passing. through. the. shell. of heat. exchanger where. constant wall temperature. at the. tube side was achieved. The dimensionless corrugation depth (e/Dh) are 0.0216, 0.0469 and 0.0798. However, the corrugation angle (θ) and pitch to diameter ratio (p/Dh) were kept nearly constant of 9ο and 0.5, respectively. The experiments were carried out over the turbulent range of Reynolds number from 5000 to 50,000. The results reveal that the average Nusselt number is increased by 46%, 67% and 105% for corrugation depth ratios of 0.0216, 0.0469 and 0.0798, respectively compared with the smooth tube. However, the average friction factor of the corrugated tube with e/Dh = 0.0216, 0.0469 and 0.0798 are 90%, 135% and 500% higher than of smooth tube, respectively. At the same pumping power, the optimum Nusselt number ratio was 1.4 obtained by corrugated tube with intermediate depth ratio (e/Dh =0.0469). To. visualize the. Flow behavior of flow. inside corrugated. tubes, the numerical.approach.was used.to solve three-dimensional. governing equations. with. shear stress transport k-ω model by using ANSYS, Fluent 15. Solid work was used to generate the physical domain of corrugated tube. The numerical.result showed.that .there is .main vortex. Generated in.the main .flow .due to rotational flow induced .along the helical path. In addition, secondary vortex is originated behind the rib. These .two vortices .can promote .flow .mixing between .the flow.layers.and break.the boundary layer. Consequently, achieve high heat transfer improvement.