مطالعه عددی جریان و انتقال حرارت در لوله گیرنده حفره ای یک برج خورشیدی با آشوبگرهای مختلف تحت شار حرارتی غیریکنواخت

در این مقاله، تاثیر استفاده از چهار نوع آشوبگر مختلف درون لوله گیرنده حفره ای برج خورشیدی به منظور بهبود انتقال حرارت و کاهش توزیع دمای غیر یکنواخت بررسی شده است. شبیه سازی عددی به صورت سه بعدی انجام شده و تاثیر شکل آشوبگرها، موقعیت قرارگیری درون لوله گیرنده، گام و ضخامت آشوبگر و همچنین تاثیر شار حرارتی غیریکنواخت بر عدد ناسلت، ضریب اصطکاک و دمای سطح لوله گیرنده بررسی شده است. جریان به صورت تراکم ناپذیر، پایا، آشفته و عدد رینولدز در محدوده 8000 تا 20000 در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی عددی برای چهار نوع آشوبگر نوار تابیده، نوار موج دار، نوار حلزونی و نوار پره دار نشان داد که آشوبگر نوار موج دار نسبت به سه نوع دیگر، دارای عدد ناسلت بالاتر و دمای متوسط کمتر روی سطح خارجی لوله گیرنده است. افزایش عدد ناسلت نوار موج دار نسبت به نوار پره دار، تابیده و حلزونی به ترتیب %8/1، %2 و %2/3 و نسبت به لوله گیرنده بدون آشوبگر %10 است. با افزایش ضخامت آشوبگر و کاهش گام، عدد ناسلت افزایش یافته و دمای متوسط سطح خارجی لوله گیرنده کاهش می یابد. بررسی موقعیت قرارگیری آشوبگر در سه حالت نزدیک به دیواره شار حرارتی غیریکنواخت، وسط لوله و نزدیک به دیواره عایق نشان داد که با افزایش فاصله آشوبگر از ناحیه اعمال شار حرارتی غیریکنواخت، اختلاط جریان سیال گرم و سیال سرد بهتر صورت می گیرد و توزیع دما یکنواخت تر می شود. بنابراین بهترین موقعیت برای قرار گرفتن آشوبگر، دورترین فاصله نسبت به دیواره شار حرارتی غیریکنواخت است.