Phát triển phương trình số nusselt bằng phương pháp giản đồ wilson kết hợp mô phỏng CFD
Email tác giả liên hệ:
luannt@hcmute.edu.vnDOI:
https://doi.org/10.54644/jte.66.2021.1062Từ khóa:
hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, số Nusselt, mô phỏng CFD, phương pháp giản đồ Wilson, hồi quy tuyến tínhTóm tắt
Phương pháp giản đồ Wilson là một phương pháp được sử dụng để xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trong một số quá trình truyền nhiệt. Đây là phương pháp được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu thiết bị trao đổi nhiệt, đặc biệt đối với các thiết bị có bề mặt trao đổi nhiệt phức tạp, khó tiếp cận trong việc tính toán quá trình truyền nhiệt. Trong nghiên cứu này trình bày ứng dụng phương pháp giản đồ Wilson để phát triển phương trình số Nusselt của dòng lưu chất từ kết quả mô phỏng CFD. Một mô hình đường ống gia nhiệt cho nước với mặt trong ống có cánh dạng tròn, bên ngoài ống được cấp một dòng nhiệt không đổi đã được xem xét. Các mô hình toán học liên quan đến phương trình năng lượng, hồi quy tuyến tính được phân tích bằng phần mềm EES (Engineering Equation Solver). Kết quả nghiên cứu cho thấy, từ dữ liệu mô phỏng CFD bằng phương pháp giản đồ Wilson đã phát triển được phương trình số Nusselt của dòng nước với tương quan R2=0,9992. Qua đó cho thấy, phương pháp giản đồ Wilson có thể sử dụng vào trong nghiên cứu thiết bị trao đổi nhiệt không chỉ trong thực nghiệm mà còn có thể vận dụng vào trong nghiên cứu mô phỏng. Phương pháp này có thể vận dụng vào trong giảng dạy thí nghiệm hoặc mô phỏng số liên quan đến thiết bị trao đổi nhiệt cho sinh viên đại học.
Tải xuống: 0
Tài liệu tham khảo
Wilson, E.E., A basis for rational design of heat transfer apparatus, The J. Am. Soc. Mech. Engrs, 37, p. 546-551, 1915.
Fernández-Seara, J., et al., Experimental apparatus for measuring heat transfer coefficients by the Wilson plot method, European Journal of Physics, 26(3), 2005. DOI: https://doi.org/10.1088/0143-0807/26/3/N01
Kuo, C. and C.-C. Wang, In-tube evaporation of HCFC-22 in a 9.52 mm micro-fin/smooth tube, International Journal of Heat and Mass Transfer, 39(12), p. 2559-2569,1996. DOI: https://doi.org/10.1016/0017-9310(95)00326-6
Yoo, S.-J. and D. France, Post-CHF heat transfer with water and refrigerants, Nuclear engineering and design, 163(1-2), p. 163-175, 1996. DOI: https://doi.org/10.1016/0029-5493(95)01165-X
Zhnegguo, Z., X. Tao, and F. Xiaoming, Experimental study on heat transfer enhancement of a helically baffled heat exchanger combined with three-dimensional finned tubes, Applied Thermal Engineering, 24(14-15), p. 2293-2300, 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2004.01.012
Kuo, W., et al., Condensation heat transfer and pressure drop of refrigerant R-410A flow in a vertical plate heat exchanger, International Journal of Heat and Mass Transfer, 48(25-26), p. 5205-5220, 2005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.07.023
Bukasa, J.-P.M., L. Liebenberg, and J.P. Meyer, Heat transfer performance during condensation inside spiralled micro-fin tubes, J. Heat Transfer, 126(3), p. 321-328, 2004. DOI: https://doi.org/10.1115/1.1737777
Bukasa, J.-P., L. Liebenberg, and J.P. Meyer, Influence of spiral angle on heat transfer during condensation inside spiralled micro-fin tubes, Heat transfer engineering, 26(7), p. 11-21, 2005. DOI: https://doi.org/10.1080/01457630590959278
Cheng, L., C.W. Van Der Geld, and A.S. Lexmond, Study and visualization of droplet entrainment from a polymer plate heat exchanger, International Journal of Heat Exchangers, 5(2), p. 359-378, 2004.
Mohebbi, S. and F. Veysi, An experimental investigation on the heat transfer and friction coefficients of a small plate heat exchanger with chevron angle, Heat and Mass Transfer, 56(3), p. 849-858, 2020. DOI: https://doi.org/10.1007/s00231-019-02749-0
Sheeba, A., R. Akhil, and M.J. Prakash, Heat transfer and flow characteristics of a conical coil heat exchanger, International Journal of Refrigeration, 2020. 110: p. 268-276. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.10.006
Li, Z., et al., Evaporation heat transfer of R134a on outside of smooth and enhanced tubes, Heat Transfer Engineering, 42(9), p. 749-763, 2021. DOI: https://doi.org/10.1080/01457632.2020.1735792
Kumar, R. and P. Chandra, Innovative method for heat transfer enhancement through shell and coil side fluid flow in shell and helical coil heat exchanger, Archives of Thermodynamics, 41(2), 2020.
Jo, C., et al., Comparative evaluation of the evaporation heat transfer characteristics of a low-GWP refrigerant R-1234ze (E) between shell-and-plate and plate heat exchangers, International Journal of Heat and Mass Transfer, 153, p. 119598, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119598
Dirker, J. and J. Meyer, Convection heat transfer in concentric annuli, Experimental heat transfer, 17(1), p. 19-29, 2004. DOI: https://doi.org/10.1080/08916150490246528
Van der Vyver, H., J. Dirker, and J.P. Meyer. Validation of a CFD model of a three-dimensional tube-in-tube heat exchanger, in Proc. 3rd International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries. 2003.
Ko, K.-H. and N. Anand, Use of porous baffles to enhance heat transfer in a rectangular channel, International Journal of Heat and Mass Transfer, 46(22), p. 4191-4199, 2003. DOI: https://doi.org/10.1016/S0017-9310(03)00251-5
Cengel, Y. Heat transfer, McGraw-Hill, 2003.
Sharifi, K., et al., Computational fluid dynamics (CFD) technique to study the effects of helical wire inserts on heat transfer and pressure drop in a double pipe heat exchanger, Applied Thermal Engineering, 128, p. 898-910, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.08.146
Ansys Fluent Software 2019.
Klein, S.A., Engineering Equation Solver, 2013.
Autodesk Inventor Software 2019.
Tải xuống
Đã Xuất bản
Cách trích dẫn
Giấy phép
Tác phẩm này được cấp phép theo Giấy phép quốc tế Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 .
Bản quyền thuộc về JTE.
