شبیه سازی عددی تأثیر دمای گاز ورودی بر جدایش انرژی در ورتکس تیوب
چکیده
ورتکس تیوب یا رانک- هیلش ورتکس تیوب یک وسیله مکانیکی است با هندسهای نسبتاً ساده و بدون پیچیدگی در اجزای تشکیلدهنده، که قادر است هوای فشرده ورودی به آن را به دو بخش مجزای گرم و سرد تبدیل کند. عدم وجود قطعات متحرک در داخل دستگاه و عدم وابستگی به انرژیهای الکتریکی و مکانیکی و سیال مبرد و ... از مزایای این وسیله میباشد. در ورتکس تیوب، جریان سیال فشرده به صورت مماسی از طریق یک یا چند نازل به داخل محفظه لوله وارد میشود و بعد از پدیده جدایش، دو جریان سیال مجزای سرد و گرم ایجـاد میکند که بسته به نیـاز می توان از هر یک از این جریانها استفاده کرد. در این مطالعه عددی، با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، به بررسی تأثیر پارامترهای کلیدی مانند دما و فشار سیال ورودی به دستگاه، زاویه واگرایی لوله کاری، قطر روزنه خروجی سرد و نسبت جرمی جریان سرد بر عملکرد ورتکس تیوب پرداخته شده است. معادلات حاکم میدان جریان به وسیله کد استاندارد نرمافزار فلوئنت و با یک مدل تراکمپذیر سهبعدی توربولانس با مدل استاندارد k-? حل گردیدهاند. با استفاده از نتایج تحلیل عددی، ویژگیهای میدان جریان در ورتکس تیوب دردماهای مختلف سیال ورودی مورد بررسی قرار گرفتهاند. همچنین با مقایسه ورتکس تیوب مخروطی و استوانهای، بازه بهینهای برای زاویه واگرایی لوله کاری جهت بهبود عملکرد سرمایشی به دست آمد. علاوه بر این، به منظور جلوگیری از تشکیل جریانهای چرخشی ثانویه و عدم اختلاط جریانهای سرد و گرم، یک قطر بهینه برای روزنه خروجی سرد در مدل شبیهسازی شده به دست آمد. نتایج عددی بهدست آمده با نتایج تجربی موجود اعتباردهی شدهاند، که تطابق قابل قبولی بین آنها وجود دارد.