AI Summary & Key Takeaways
AI InsightIn this case, the entropy production decreases by 20.62%, the friction factor by 74.89% and the average Nusselt number by 19.80%.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
In this study, the use of circular and wing-shaped tubes in tube banks with in-line and staggered arrangement is numerically investigated. Thus, the advantages and disadvantages of using a wing-shaped tube over a circular one are discussed in detail by examining heat transfer, pressure drop, entropy generation and area goodness factor. In the numerical studies, the flow is assumed to be incompressible, steady, turbulent and two dimensional. Heat transfer surface areas of circular and wing-shaped tubes are assumed to be equal and the equivalent diameter is taken as D_e=22.44 mm. Air is used as the working fluid. Reynolds number (Re_g) is defined depending on the inlet velocity and ranges from 4000 to 7000. As a result, it is found that wing-shaped tube banks are superior to circular shaped tube banks in terms of area goodness factor, entropy generation and pressure drop. In case of Re_g=4000 and S_T^* xS_L^*=2x2 values, area goodness factor is the highest for the wing-shaped tube bank with staggered arrangement and increases by 314.93% compared to the circular one. In this case, the entropy production decreases by 20.62%, the friction factor by 74.89% and the average Nusselt number by 19.80%.
Özet
Bu çalışmada, düzgün sıralı ve kaydırılmış sıralı dizilişe sahip boru demetinde dairesel ve kanat şekilli boru kullanımı sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada kanat şekilli boru kullanımını, ısı transferi, basınç düşümü, entropi üretimi ve alan uyum faktörü yönünden incelenerek dairesel olana göre avantajları ve dezavantajları detaylıca tartışılmıştır. Sayısal çalışmalarda; akışın, sıkıştırılamaz, kararlı, türbülanslı ve iki boyutlu olduğu varsayılmıştır. Dairesel ve kanat şekilli boruların ısı transfer yüzey alanları eşit ve eş değer çapları D_e=22,44 mm olarak kabul edilmiştir. Soğutucu akışkan olarak hava kullanılmıştır. Reynolds sayısı (Re_g) giriş hızına bağlı olarak tanımlanmıştır ve 4000 ile 7000 aralığında değişmektedir. Hesaplama sonuçlarında kanat şekilli boru demetinin alan uyum faktörü, entropi üretimi ve basınç düşümü yönünden dairesel olana göre üstün olduğu tespit edilmiştir. Re_g=4000 ve S_T^* xS_L^*=2x2 değerlerinde alan uyum faktörü kaydırılmış sıralı dizilişe sahip kanat şekilli boru demetinde en yüksek değerdedir ve dairesel olana göre %314,93 artmıştır. Bu durumda, entropi üretimi ise %20,62, sürtünme faktörü %74,89 ve ortalama Nusselt sayısı %19,80 azalmaktadır.