fa بهینه‌‌سازی و افزایش عملکرد مبدل‌ های حرارتی پوسته و لوله با چیدمان مختلف قطاعی و دسته لوله‌ های دیمپل‌دار تخصصي Special پژوهشي Research <div style="border-bottom:solid windowtext 1.0pt; padding:0cm 0cm 1.0pt 0cm; margin-right:2px"> <div style="border-bottom: 1pt solid windowtext; padding: 0in 0in 1pt; margin-right: 2px; text-align: justify;"><span style="font-size:9pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">در تحقیق حاضر بهبود راندمان حرارتی و کاهش افت فشار در مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله از چالش‌های اساسی در فرآیندهای صنعتی به شمار می‌رود. در این پژوهش، عملکرد هیدرودینامیکی و انتقال حرارتی یک مبدل پوسته و لوله با به‌کارگیری هندسه‌های نوین بافل‌ها (قطاعی سوراخ‌دار </span></span><span dir="LTR" style="font-size:10.0pt">PSPB</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">، مارپیچ تک‌گذر و دوگذر سوراخ‌دار </span></span><span dir="LTR" style="font-size:10.0pt">PSHB </span>&nbsp;<span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">و تاشو نردبانی حفره‌دار) و مقاطع مختلف دسته لوله‌ها (دایره‌ای، بیضوی و بادامکی دیمپل‌دار) به‌صورت عددی و سه‌بعدی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد تحلیل و بهینه‌سازی قرار گرفت. هم‌چنین اثر استفاده از نانوسیالات تک و هیبریدی بر پایه آب(</span></span><m:omath><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"><m:r>TiO₂</m:r></span></span><i><span dir="LTR" style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r>CuO،&nbsp;</m:r></span></span></i><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"><m:r>و Al₂O₃</m:r></span></span><i><span dir="LTR" style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r>​(</m:r></span></span></i></m:omath><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">در کسرهای حجمی مختلف و رژیم‌های جریان مختلف(</span></span> <m:omath><i><span dir="LTR" style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r>Re</m:r><m:r>=2000</m:r></span></span></i><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"><m:r>&nbsp;و<span style="display: none;">&nbsp;</span></m:r></span></span><i><span dir="LTR" style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r>Re</m:r><m:r>=6000<span style="display: none;">&nbsp;</span><span style="display: none;">&nbsp;</span>&nbsp;</m:r></span></span></i></m:omath><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">) گردید. نتایج نشان داد که استفاده از بافل‌های قطاعی سوراخ‌دار، مارپیچ تک‌گذر و مارپیچ دوگذر سوراخ‌دار منجر به کاهش افت فشار در سمت پوسته به‌ترتیب به میزان </span></span><m:omath><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"><m:r>۱۷/۷</m:r></span></span></m:omath><span style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:107%"><span calibri="" style="font-family:"><span style="position:relative"><span style="top:4.5pt"> </span></span></span></span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span arial="" style="font-family:">٪</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">، </span></span><m:omath><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"><m:r>۲۰</m:r></span></span></m:omath><span style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:107%"><span calibri="" style="font-family:"><span style="position:relative"><span style="top:4.0pt"> </span></span></span></span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span arial="" style="font-family:">٪</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"> و </span></span><m:omath><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"><m:r>۱۴</m:r></span></span></m:omath><span style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:107%"><span calibri="" style="font-family:"><span style="position:relative"><span style="top:4.0pt"> </span></span></span></span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span arial="" style="font-family:">٪</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"> در مقایسه با بافل‌های سنتی می‌شود. ترکیب بافل مارپیچ سوراخ‌دار</span></span> <span dir="LTR" style="font-size:10.0pt">(PSHB) </span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">با لوله‌های بادامکی، با ضریب ارزیابی انرژی</span></span> <span dir="LTR" style="font-size:10.0pt">(EEC)</span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">معادل </span></span><m:omath><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"><m:r>۱/۶</m:r></span></span></m:omath><span style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:107%"><span calibri="" style="font-family:"><span style="position:relative"><span style="top:4.5pt"> </span></span></span></span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">، بالاترین بازده جامع اگزرژی و عملکردی را به همراه داشت. افزون بر این، در بافل‌های تاشو نردبانی، ساختار حفره‌دار با گام </span></span><m:omath><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"><m:r>۸۵/۷</m:r></span></span></m:omath><span style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:107%"><span calibri="" style="font-family:"><span style="position:relative"><span style="top:4.5pt"> </span></span></span></span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">&nbsp;میلی‌متر و ارتفاع ۴۰ میلی‌متر کم‌ترین افت فشار و بیش‌ترین راندمان را ثبت نمود. با تزریق نانوسیال هیبریدی در کسر حجمی ۳</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span arial="" style="font-family:">٪</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">، نسبت انتقال حرارت به افت فشار</span></span> <span dir="LTR" style="font-size:10.0pt">(PQ/&Delta;P)</span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:">تا ۳۱</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span arial="" style="font-family:">٪</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span b="" nazanin="" style="font-family:"> نسبت به سیال پایه آب ارتقا یافت</span></span><span dir="LTR" style="font-size:11.0pt">.</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""></span></span></span></span></span></span></div> </div> <div style="border-bottom: 1pt solid windowtext; padding: 0cm 0cm 1pt; text-align: justify;"><span style="font-size:11pt"><span style="line-height:120%"><span style="font-family:Calibri,sans-serif"><span lang="EN" style="font-size:10.0pt"><span style="line-height:120%"><span new="" roman="" style="font-family:" times="">In the present study, the structures of perforated segmental baffles, perforated single-pass helical baffles, and perforated double-pass helical baffles equipped with different tube bundles (circular, elliptical, and almond-shaped) were numerically investigated. Parameters such as pressure drop, heat transfer-to-pressure drop ratio, and thermal performance factor were evaluated to examine the performance of the proposed baffle configurations in comparison with the baseline structures (segmental baffle, single-pass helical baffle, and double-pass helical baffle) incorporating different tube bundle geometries. The results indicated that the reduction in pressure drop for the perforated single-pass helical baffle compared with the single-pass helical baffle, for the perforated segmental baffle compared with the segmental baffle, and for the perforated double-pass helical baffle compared with the double-pass helical baffle was 17.7%, 20%, and 14%, respectively. For all tube bundle configurations, the perforated single-pass helical baffle exhibited the best performance among the proposed baffle arrangements. It was followed by the elliptical tube bundle equipped with the same baffle structure, with a performance factor of 1.4, ranking second. Regarding the effect of employing five different nanofluids, the results showed that the highest heat transfer-to-pressure drop ratio at tube-side Reynolds numbers of 2000 and 6000 was 9 and 14, respectively, corresponding to the water&ndash;copper oxide nanofluid at a 3% volume fraction.</span></span></span></span></span></span></div> انتقال حرارت, مبدل پوسته و لوله, بافل قطاعی سوراخ‌دار, لوله بادامکی, دسته لوله دیمپل‌دار, ضریب ارزیابی عملکرد (EEC) Heat transfer, Baffle, Almond-shaped tube, Dimpled tube bundle 83 103 http://jeed.dezful.iau.ir/browse.php?a_code=A-10-438-1&slc_lang=fa&sid=1 Mehdi Marzban مهدی مرزبان 4160004237@iau.ir 10031947532846005698 10031947532846005698 Yes Department of Mechanical Engineering, Dashtestan Branch, Islamic Azad University, Bushehr, Iran گروه مهندسی مکانیک، واحد دشتستان، دانشگاه آزاداسلامی، بوشهر، ایران Mehdi Nakisa مهدی نکیسا mnakisa2003@yahoo.com 10031947532846005699 10031947532846005699 No Department of Mechanical Engineering, Bushehr Branch, Islamic Azad University, Bushehr, Iran گروه مهندسی مکانیک، واحد بوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، بوشهر، ایران