Fulltext

CFD Application on Shell and Double Concentric Tube Heat Exchanger

تطبيق ديناميكا الموائع الحسابية على المبادل الحراري ذو القشرة والانابيب المتداخلة المتمركزة

Basma Abbas Abdulmajeed بسمة عباس عبد المجيد --- Hawraa Riyadh Jawad حوراء رياض جواد

Journal of Engineering مجلة الهندسة
ISSN: 17264073 25203339 Year: 2019 Volume: 25 Issue: 2 Pages: 136-150
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

This work is concerned with the design and performance evaluation of a shell and double concentric tubes heat exchanger using Solid Works and ANSY (Computational Fluid Dynamics). Computational fluid dynamics technique which is a computer-based analysis is used to simulate the heat exchanger involving fluid flow, heat transfer. CFD resolve the entire heat exchanger in discrete elements to find: (1) the temperature gradients, (2) pressure distribution, and (3) velocity vectors. The RNG k-ε model of turbulence is used to determining the accurate results from CFD.The heat exchanger design for this work consisted of a shell and eight double concentric tubes. The number of inlets are three and that of outlets are also three for all the fluids that pass through the heat exchanger.A comparison was made for the numerical and experimental results and it was found that the percentage error for the hot oil outlet temperature was (6.8%) and the percentage error was (- 21%) for cold water outlet temperature.

ان هذه الدراسة تعتمد على تصميم وتقييم اداء المبادل الحراري ذو القشرة والانابيب المتداخلة المتمركزة باستخدام Solid Works و ANSYS (ديناميكا الموائع الحسابية). الهدف الرئيسي من هذا المشروع البحثي هو التحقق من المبادل الحراري المصمم باستخدام طريقة(Kern) من خلال استخدام برامج ديناميكا الموائع الحسابية التجارية. تقنية ديناميكا الموائع الحسابية التي هي عبارة عن تحليل يستند الى الكمبيوتر يستخدم لمحاكاة المبادل الحراري التي تنطوي على تدفق الموائع, نقل الحرارة. ديناميكا الموائع الحسابية يحل كل المبادل الحراري في عناصر منفصلة للحصول على تدرجات درجة الحرارة ,توزيع الضغط, و ناقلات السرعة. يتم استخدام نموذج الاضطراب (RNG k-ε) للحصول على نتائج دقيقة من ديناميكا الموائع الحسابية. يتكون هيكل المبادل الحراري لهذا المشروع من قشرة وتضم داخلها ثمانية انابيب مزدوجة متحدة المركز. هناك ثلاث مداخل وثلاث منافذ لجميع السوائل.تم اجراء مقارنة للنتائج العددية والعملية وتبين ان نسبة الخطأ لدرجة حرارة الزيت الساخن الخارجة من المبادل كانت ((8.6% وكانت نسبة الخطأ (21%) بالنسبة لدرجة حرارة الماء البارد الخارج من المبادل.

Keywords

CFD --- shell-and-double concentric tube --- heat exchanger --- performance study --- numerical simulation. --- ديناميكا الموائع الحسابية --- القشرة والانابيب المتداخلة متحدة المركز --- مبادل حراري --- دراسة الاداء --- محاكاة رقمية.