توسعه روابط عملکردی کندانسور خودرو بر اساس شبیه سازی عددی و طراحی آزمایش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مجتمع دانشگاهی مکانیک دانشگاه صنعتی مالک اشتر- گروه تبدیل انرژی

2 گروه تبدیل انرژی-مجتمع مکانیک - دانشگاه صنعتی مالک اشتر - شاهین شهر- اصفهان

چکیده

در مطالعه حاضر عملکرد حرارتی سمت هوای کندانسور (مبدل حرارتی فشرده) خودرویی در حالت سه‌بعدی و بر اساس طراحی آزمایش (DOE)، شبیه‌سازی عددی شده است. بدین منظور مطالعه و بررسی بر پارامترهای هندسی مؤثر همچون گام پره، گام لوورها، زاویه لوورها، ارتفاع و عرض پره و تأثیراتشان بر عملکرد حرارتی کندانسور معطوف شده است.  برای پارامترهای مؤثر بر عملکرد مبدل حرارتی فشرده از جمله ضریب انتقال حرارت سمت هوا و افت فشار استاتیکی و دیگر پارامترهای حرارتی بر اساس طراحی آزمایش، روابطی استخراج شده است که با کمترین خطا، هزینه محاسباتی را کاهش می‌دهد. نتایج به‌صورت کمی نشان می­دهند که با افزایش طول پره، زاویه و گام لوور و همچنین کاهش گام پره، میزان انتقال حرارت تا حدود 42% افزایش می­یابد. همچنین نتایج مربوط به مشخصه­های انتقال حرارت و افت فشار نسبت به نتایج عددی اخیر برای دفع حرارت تا 1/8%، برای ضریب انتقال حرارت به‌طور میانگین تا 5% و برای افت فشار تا 5/10% بهبود یافت. علاوه بر موارد هندسی، مطالعات پارامتری از جمله اثر دمای محیط، دمای دیواره حرارتی کندانسور و سرعت خودرو بر عملکرد حرارتی و افت فشار خودرو نیز بررسی گردیده است.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Kays, W.M. and London, A.L. “Compact Heat Exchangers”, 1984.##
  2. Malapure, V., Mitra, S.K., and Bhattacharya, A. “Numerical Investigation of Fluid Flow and Heat Transfer Over Louvered Fins in Compact Heat Exchanger”, International journal of thermal sciences, Vol. 46, No. 2, pp. 199-211. 2007.##
  3. Ferrero, M., Scattina, A., Chiavazzo, E., Carena, F., Perocchio, D., Roberti, M., Toscano Rivalta, G., and Asinari, P., ''Louver Finned Heat Exchangers for Automotive Sector: Numerical Simulations of Heat Transfer and Flow Resistance Coping with Industrial Constraints”, Journal of Heat Transfer, Vol. 135, No. 12, 2013.##
  4. Junjanna, G., Kulasekharan, N., and Purushotham, H. "Performance Improvement of a Louver-finned Automobile Radiator using Conjugate Thermal CFD Analysis", International Journal of Engineering Research & Technology, Vol. 1, No. 8, pp. 1-13. 2012.##
  5. Xiaoping, T., Huahe, L. and Xiangfei, L. ''CFD Simulation and Experimental Study on Air-side Performance for MCHX", 2010.##
  6. Uhl, B., Brotz, F., Fauser, J., and Krüger, U. ''Development of Engine Cooling Systems by Coupling CFD Simulation and Heat Exchanger­ Analysis Programs", SAE Transactions, pp. 13-22. 2002.##
  7. Samadiani, E. and Kakaee, A. ''An Analytical Model to Simulate the Automotive Cooling System”, in ASME 2005 Summer Heat Transfer Conference collocated with the ASME 2005 Pacific Rim Technical Conference and Exhibition on Integration and Packaging of MEMS, NEMS, and Electronic Systems. 2005. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection.##
  8. Vaisi, A., Esmaeilpour, M., and Taherian, H. ''Experimental Investigation of Geometry Effects on the Performance of a Compact Louvered Heat Exchanger”, Applied Thermal Engineering, Vol. 31, No. 16, pp. 3337-3346. 2011.##
  9. Yoo, S.Y. and Lee, D.W. ''An Experimental Study on Performance of Automotive Condenser and Evaporator”, 2004.##
  10. Achaichia, A. and Cowell, T. ''Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of Flat Tube and Louvered Plate Fin Surfaces”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 1, No. 2, pp. 147-157. 1988.##
  11. Pervaiz, M.M.,  Brewster, R.A., Ross, F., Bauer, W., and Reister, H. ''Numerical Methodology for Automotive Radiator and Condenser Simulations. SAE transactions, 1997: p. 2475-2501.1997.##
  12. Karthik, P., Kumaresan, V. and Velraj, R. ''Experimental and Parametric Studies of a Louvered Fin and Flat Tube Compact Heat Exchanger Using Computational Fluid Dynamics”, Alexandria Engineering Journal, Vol. 54, No. 4, pp. 905-915, 2015.##
  13. Gunnasegaran, P., Shuaib, N.H., Abdul Jalal, M.F., and Sandhita, E. 'Numerical Study of Fluid Dynamic and Heat Transfer in a Compact Heat Exchanger Using Nanofluids”, ISRN Mechanical Engineering, 2012.##
  14. Pérez-Segarra, C., Oliet, C., and Oliva, A. ''Thermal and Fluid Dynamic Simulation of Automotive Fin-and-Tube Heat Exchangers'', Part 1: Mathematical Model. Heat Transfer Engineering, Vol. 29, No. 5, pp. 484-494. 2008.##
  15. Čarija, Zoran, Franković, B., Perčić, M., and Čavrak, M. "Heat Transfer Analysis of Fin-and-Tube Heat Exchangers with Flat and Louvered Fin Geometries", International journal of refrigeration, Vol. 45, pp. 160-167, 2014.##
  16. Kim, M.-H. and Bullard, C.W. ''Air-side Thermal Hydraulic Performance of Multi-Louvered Fin Aluminum Heat Exchangers'', International Journal of Refrigeration, Vol. 25, No. 3, pp. 390-400, 2002.##
  17. Kang, H. and Kim, K. ''Thermal Hydraulic and Drainable Performances of Slant Louver Fin for Automobile Applications'', SAE Technical Paper. 2012.##
  18. Perrotin, T. and Clodic, D. ''Thermal-Hydraulic CFD Study in Louvered Fin-and-Flat-Tube Heat Exchangers'', International Journal of Refrigeration, Vol. 27, No. 4, pp. 422-432, 2004.##
  19. Atkinsona, K.N., Drakulic, R., Heikal, M.R., and Cowell, T.A. ''Two-and Three-Dimensional Numerical Models of Flow and Heat Transfer Over Louvred Fin Arrays in Compact heat exchangers”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 41, No. 24, pp. 4063-4080, 1998.##
  20. Cowell, T., Heikal, M. and Achaichia, A. ''Flow and Heat Transfer in Compact Louvered Fin Surfaces”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 10, No. 2, pp. 192-199, 1995.##
  21. Cha, S., Park, S., and Lee, S. ''A Numerical Study on the Heat Transfer and Flow Characteristics of Automotive Louvered Fin Exchangers”, Journal of Korean Society Mechanical Technology, Vol. 18, No. 1, pp. 18-23, 2016.##
  22. Lee, S.H., Hur, N., and Kang, S. ''An Efficient Method to Predict the heat Transfer Performance of a Louver Fin Radiator in an Automotive Power System”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 28, No. 1, pp. 145-155, 2014.##
  23. Chan Kang, H. and Jun, G.W. ''Heat Transfer and Flow Resistance Characteristics of Louver Fin Geometry for Automobile Applications”, Journal of Heat Transfer, Vol. 133, No. 10, 2011.##
  24. ­Kang, HC., Jun, GW., and Kim, KI. ''Pressure Drop and Heat Transfer Characteristics of Internal Flow of the Rectangular Tube for Automobile Heat Exchanger”, p. 489-92. 2006.##
  25. Arslan, S. and Man-Hoe, K. "CFD Analysis on the Air-side Thermal Hydraulic Performance of Multi-Louvered Fin Heat Exchangers at Low Reynolds Numbers”, Energies, Vol. 10, No. 6, p. 823. 2017.##
  26. Datta, S. P., Das, P. K., and Mukhopadhyay, S. "Obstructed Air Flow Through the Condenser of an Automotive Air Conditioner–Effects on The Condenser and The Overall Performance of the System”, Applied Thermal Engineering, Vol. 70, No. 1, pp. 925-934. 2014.##
  27. Mathews, P.G. ''Design of Experiments with MINITAB”, Milwaukee, WI, USA ASQ Quality Press; 2005.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 10 مهر 1399
  • تاریخ بازنگری: 15 آذر 1400
  • تاریخ پذیرش: 09 شهریور 1400
  • تاریخ انتشار: 01 خرداد 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار