การเพิ่มการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อกลมด้วยตัวสร้างการหมุนควงแบบครีบบาง

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาเชิงทดลองของการเพิ่มสมรรถนะความร้อนภายในท่อที่มีการสอดใส่แผ่นบางรูปตัวไซน์เพื่อเพิ่มการไหลแบบปั่นป่วน ทำการทดลองโดยให้ความร้อนจากฮีตเตอร์ที่บริเวณผิวด้านนอกของท่อแล้วถ่ายเทความร้อนให้กับอากาศที่ไหลผ่านภายในท่อ การไหลของอากาศจะเป็นการไหลแบบปั่นป่วนในช่วงตัวเลขเรย์โนลด์ระหว่าง 4000 ถึง 30000 ลักษณะของแผ่นบางรูปตัวไซน์ที่ใช้ทดลองจะมีการปรับเปลี่ยนตัวแปรต่าง ๆ คือ อัตราส่วนระยะพิตช์ 3 ค่า (PR=P/D=2, 3 และ 4) และอัตราส่วนการปิดกั้นการไหลหรืออัตราส่วนแอมพิจูด 4 ค่า (AR=A/D=0.1, 0.2, 0.3 และ 0.4) ผลจากการเปลี่ยนแปลงค่าอัตราส่วนระยะพิตช์และอัตราส่วนการปิดกั้นการไหลที่มีต่อพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนและการสูญเสียความดันจะถูกศึกษาในการทดลองนี้ ซึ่งการถ่ายเทความร้อนจะแสดงในพจน์ของตัวเลขนัสเซิลท์ (Nusselt number, Nu) และการสูญเสียความดันจะแสดงในพจน์ของตัวประกอบความเสียดทาน (friction factor, f) จากการทดลองพบว่าการถ่ายเทความร้อนและการสูญเสียความดันจะเพิ่มชึ้นเมื่อค่า AR เพิ่มขึ้นในขณที่ค่า PR ลดลง การสอดใส่แผ่นบางรูปตัวไซน์ที่ค่า PR=2 และ AR=0.4 จะให้ค่าการถ่ายเทความร้อนและการสูญเสียความดันสูงที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีอื่น ๆ ให้ค่า Nu/Nu0=5.9-6.5 เท่า และ f/f0=82.7-95.1 เท่า ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับท่อเปล่า ส่วนในกรณี PR=2 และ AR=0.2 จะให้ค่าตัวประกอบสมารถนะการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนสูงที่สุด ? =1.71 ที่ค่า Re ต่ำที่สุด

คำสำคัญ