مبدل حرارتی پوسته و لوله عمودی با سدیم مایع، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه مبدل حرارتی پوسته و لوله عمودی

در این پروژه، به شبیه سازی یک مبدل حرارتی پوسته و لوله عمودی با سدیم مایع، با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.

مبدل حرارتی یک تجهیزات صنعتی است که وظیفه اصلی آن انتقال حرارت بین دو طرف سرد و گرم آن است.  سیال مورد استفاده در این مبدل حرارتی، سدیم مایع است. جریان سدیم با دمای 900 کلوین و سرعت 1.5 متر بر ثانیه در داخل لوله های حلزونی از بالای مبدل حرارتی به سمت پایین حرکت می کند. جریان سدیم با دمای 400 کلوین و سرعت 1.5 متر بر ثانیه در داخل پوسته استوانه ای مبدل حرارتی از پایین به سمت بالا حرکت می کند. خواص ترموفیزیکی سدیم مایع به عنوان تابعی از دما تعریف می شود. بنابراین، چگالی، ظرفیت گرمایی ویژه، هدایت حرارتی و ویسکوزیته در دماهای مختلف تغییر می کند.

هندسه سه بعدی این پروژه با نرم افزار ANSYS Design Modeler ترسیم شده است. دامنه محاسباتی فضای داخلی یک مبدل حرارتی است که از یک پوسته استوانه ای عمودی با یک لوله مارپیچ در داخل آن تشکیل شده است.
مش بندی مدل حاضر از طریق نرم افزار ANSYS Meshing انجام شده است. مش بدون ساختار می باشد و تعداد سلول های تولیدی برابر با 640618 است.

روش های استفاده شده

در این پروژه، با توجه به تراکم ناپذیری جریان، از حلگر فشار مبنا (Pressure-based Solver) استفاده شده است. مدل توربولانسی استفاده شده جهت شبیه سازی آشفتگی های جریان، مدل k-epsilon RNG می باشد و معادله انرژی به منظور محاسبات توزیعات دما فعال می باشد.

نتایج شبیه سازی مبدل حرارتی پوسته و لوله عمودی