رضا بیگزاده

طراحی بهینه مبدل‌های حرارتی به‌منظور کاهش مصرف انرژی در صنایع بسیار حائز اهمیت است. یکی از انواع مبدل‌ها، مبدل حرارتی لوله مارپیچ است که با توجه ‌به مزایای آن نسبت به انواع دیگر مبدل‌ها امروزه بسیار استفاده می‌شود. در مکان‌هایی که کمبود فضا وجود دارد استفاده از مبدل‌های حرارتی مارپیچ کاربرد زیادی دارد؛ بنابراین مطالعه این نوع مبدل می‌تواند یکی از موضوعات جالب‌توجه باشد. در این تحقیق لوله‌های مارپیچ مخروطی با سطح مقطع‌های دایره‌ای، بیضوی و مربعی و با زاویه‌های مخروطی 10، 30 و ۵۰ درجه و طول گام‌های 15، ۳۰ و ۴۵ میلی‌متر به‌منظور بررسی عملکرد حرارتی-هیدرودینامیکی توسط تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی مدل‌سازی شدند. داده‌های مربوط به عدد ناسلت و ضریب اصطکاک برای هر سه شکل هندسی مقایسه و مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در بین هندسه‌های مختلف، مقطع بیضوی به‌صورت میانگین در تمام محدوده‌های عدد رینولدز در زاویه‌های مختلف به ترتیب 33/34 و 38/0 درصد از هندسه با سطح مقطع مربعی و دایره‌ای عملکرد انتقال حرارت بهتری دارد. همچنین به‌واسطه تغییر ضخامت لایه‌مرزی مقدار عدد ناسلت و ضریب اصطکاک برای هندسه با مقطع مربعی دارای مقادیر کمتری است.