بررسی تأثیر ساختار هندسی در انتقال حرارت جریان دوفازی در میکرو کانال‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد،دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش به بررسی عددی ساختار جریان و انتقال حرارت دوفاز در میکرو کانال‌هایی با قطر هیدرولیکی 55/0 و 7/0 میلی­متر پرداخته شده است. برای این منظور از نرم‌افزار فلوئنت استفاده شده و برای مدل‌سازی تغییر فاز در این نرم‌افزار برنامه‌نویسی انجام شده است. جریان ورودی به‌صورت بخار فوق اشباع مبرد R134A در شار جرمی مختلف در ورودی میکرو کانال فرض شده و دیواره میکرو کانال به‌صورت شار ثابت در نظر گرفته شده است. اثر شکل هندسی سطح مقطع میکرو کانال در 3 هندسه سطح مقطع دایروی، مربعی و ذوزنقه در بازه شار جرمی ورودی  600-100 بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد که در شرایط یکسان شار جرمی ورودی و سطح مقطع میکرو کانال، ضریب انتقال حرارت در میکرو کانال با قطر هیدرولیکی 55/0 میلی­متر در حدود 15% بیشتر است. همچنین در محدوده مشخصی از شار جرمی ورودی، افت فشار در قطر هیدرولیکی 55/0 میلی­متر در حدود 3 برابر افت فشار در قطر هیدرولیکی 7/0 میلی­متر است. در هر دو قطر هیدرولیکی 55/0 و 7/0 میلی­متر، میکرو کانال‌های مربعی، دایروی و ذوزنقه به ترتیب بیشترین ضریب انتقال حرارت را داشتند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of Effect of Geometric Structure on Two Phase Flow Heat Transfer in Microchannels

نویسندگان [English]

  • Sina Alimohammadian 1
  • Mahdi Hashemabadi 2
  • Sadjad Ghasemlooy 2
  • Hamid Parhizkar 2
  • Jamasb Pirkandi 3
1 Master's degree, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research, the numerical analysis of the flow structure and two-phase heat transfer in micro-channels with hydraulic diameters of 0.55 and 0.7 mm has been investigated. For this purpose, Fluent software was used and programming was done to model the phase change in this software. The inlet flow is assumed to be supersaturated vapor of R134A refrigerant at different mass fluxes at the entrance of the microchannel and the wall of the microchannel is considered as a constant flux. The effect of the geometrical shape of the cross-section of the micro-channel in 3 geometries of circular, square and trapezoidal cross-section in the input mass flux range of 〖kg/(m〗^2 s) 100-600 on the heat transfer coefficient and pressure drop has been evaluated. The results show that under the same conditions of the inlet mass flux and the cross-sectional area of ​​the microchannel, the heat transfer coefficient in the microchannel with a hydraulic diameter of 0.55 mm is about 15% higher. Also, in a certain range of the input mass flux, the pressure drop in the hydraulic diameter of 0.55 mm is about 3 times the pressure drop in the hydraulic diameter of 0.7 mm. In both hydraulic diameters of 0.55 and 0.7 mm, square, circular and trapezoidal microchannels had the highest heat transfer coefficient, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Two Phase Flow
  • Condensation
  • Microchannel
  • Geometric Shape
  • Heat Transfer Coefficient
  • Pressure Drop

Smiley face

مراجع

  1.             

    1. Shin, J. S., and Kim, M. H. "An Experimental Study of Flow Condensation Heat Transfer Inside Circular and Rectangular Mini-Channels." pp. 633-640 . doi:10. 115/ICMM2004-2391
    1. Agarwal, A., Bandhauer, T. M., and Garimella, S. J. I. j. o. r. “Measurement and Modeling of Condensation Heat Transfer in Non-Circular Microchannels,” Vol. 33, No. 6, pp. 1169-1179, 2010.
    2. Del Col, D., Bortolin, S., Cavallini, A. et al., “Effect of Cross Sectional Shape During Condensation in a Single Square Minichannel,” vol. 54, No. 17-18, pp. 3909-3920, 2011. Doi:10.1016/j.expthermflusci.2017.09.009
    3. Derby, M., Lee, H. J., Peles, Y. et al., “Condensation Heat Transfer in Square, Triangular, and Semi-Circular Mini-Channels,” vol. 55, No. 1-3, pp. 187-197, 2012. Doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.09.002
    4. Liu, N., Li, J. M., Sun, J. et al., “Heat Transfer and Pressure Drop During Condensation of R152a in Circular and Square Microchannels,” Vol. 47, pp. 60-67,2013. Doi:10.1016/j.expthermflusci.2017.09.009
    5. Bortolin, S., Da Riva, E., and Del Col, D. J. H. T. E. “Condensation in a Square Minichannel: Application of the VOF Method,” Vol. 35, No. 2, pp. 193-203, 2014.
    6. El Mghari, H., Asbik, M., Louahlia-Gualous, H. et al., “Condensation Heat Transfer Enhancement in a Horizontal Non-Circular Microchannel,” Applied Thermal Engineering, Vol. 64, No. 1-2, pp. 358-370, 2014.
    7. Gu, X., Wen, J., Zhang, X. et al., “Effect of Tube Shape on the Condensation Patterns of R1234ze (E) in Horizontal Mini-Channels,” International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 131, pp. 121-139, 2019. DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.09.069
    8. Besharati, F. and Jahanian, O. “Numerical Simulation of Nanofluid Conjugate Heat Transfer in 2D Microchannel under the Influence of a Transverse Magnetic Field:Nanoparticle Diameter, Reynolds Number and Viscous Dissipation Effects,” Journal of Fluid Mechanics and Aerdynamics Imam Housein university, Vol 9, pp 79-100, 2020. (In Persian)
    9. “danfus,” Catalogue of Standard MCHE Condenser, Save Time and Money with MCHE Standard Products Micro-Channel Heat Exchanger, Danfoss Industries Pvt. Ltd., https://www.danfoss.com/.
    10. Ramyar, M. “Investigasion of Gas Fluid in Microchannels” Mechanical Engieering of shahrkord University, 2012. (In Persian)
مکانیک سیالات و آیرودینامیک
دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 30
پاییز و زمستان 1401
اسفند 1401
صفحه 11-23

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 30 شهریور 1401
  • تاریخ بازنگری: 21 دی 1401
  • تاریخ پذیرش: 14 بهمن 1401
  • تاریخ انتشار: 11 اسفند 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار