رضا بیگزاده

تبادل حرارت در صنایع معمولا از طریق مبدل‌های حرارتی انجام می‌شود. مبدل‌های حرارتی در صنایع شیمیایی، غذایی، پالایشگاهی و پتروشیمی، تجهیزات الکترونیکی و غیره کاربرد دارند. آن‌ها تجهیزات بسیار مهمی در صنایع محسوب می‌شوند. به همین علت پیش‌بینی و بهبود عملکرد حرارتی در تاسیسات مهندسی به یکی از مهم‌ترین موضوعات تبدیل شده و مطالعات گسترده‌ای برای این منظور انجام شده است. در این تحقیق تاثیر پارامتر‌های هندسی بر عدد ناسلت (ضریب انتقال حرارت جابجایی) و ضریب اصطکاک (افت فشار) در مبدل‌های حرارتی مجهز به صفحات بافل مدور با استفاده از روش شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. شرایط مرزی (دمای ورودی سیال 293 کلوین و دمای دیواره ثابت 333 کلوین) در همه مبدل‌های حرارتی مجهز به صفحات بافل مدور یکسان در نظر گرفته شد. شبیه‌سازی برای جریان‌های آشفته (آب به عنوان سیال عامل) انجام شده و محدوده عدد رینولدز ۳0000 تا ۷0000 انتخاب شد. پارامتر هندسی و عملیاتی مورد بررسی در مبدل‎های حرارتی مجهز به بافل مدورشامل: ۱)نسبت قطر (DR=d/D=0.584,0.5,0.417)، ۲)‌‌‌نسبت‌فاصله (SR=s/D=2.381,3.34,5.56)،‌۳)‌تعدادحفره (n=2,4,6) و ۴)‌محدوده عدد ‌رینولدز (Re=30000-70000) درنظر گرفته شدند. مشاهده شد که دو پارامتر ضریب انتقال حرارت جابجایی (عامل مثبت) و افت فشار (عامل منفی) به‌طور هم‌زمان با تغییر ابعاد هندسی افزایش یا کاهش یافتند. در نهایت با استفاده از داده‌های به دست آمده از شبیه‌سازی، فرمول‌های ضریب اصطکاک و عدد ناسلت با الگوریتم ژنتیک ارائه شدند و پس از بهینه‌سازی دو منظوره، دو عامل اصلی برای یافتن مناسب‌ترین عدد ناسلت و حداقل ضریب اصطکاک ایجاد شد.