Heat Transfer Enhancement of Laminar Flow in a Circular Tube Using Swirl/Vortex Generator
Sami D. Salman, Abdul Amir H. Kadhum, Mohd S. Takriff, Abu Bakar Mohamad
Corresponding author (email) : sami.albayati@gmail.com
Abstract
Swirl/vortex flow generator is an important form of passive augmentation techniques consist of a variety of tube inserts, geometrically varied flow arrangements and duct geometry modifications that produce flows. Twisted-tape is one of the most important members of this form which used extensively in different type heat exchangers. This paper presents a researchon heat transfer enhancement and friction factor characteristics in a circular tube using CFD simulation. Plain twisted tape inserts with twist ratios (y = 2.93, 3.91) and slant baffled twisted tape inserts with baffle angle 30° and twist ratio (y= 2.93) have been used for the simulation. The results obtained by simulation matched with the literature correlations for plain tube with the discrepancy of less than ±8% for Nusselt number and ±6.25% for friction factor. The results have also revealed that the heat transfer in term of the Nusselt number enhanced with increases of Reynolds number, decreases of twist ratio. Among the various twist ratios, the slant baffled twisted tape with twist ratio of y = 2.93 has offered a maximum heat transfer enhancement with significant friction factor.
Keywords : Heat transfer augmentation; baffled twisted tape insert (BTT); FLUENT; CFD simulation
Abstrak
Penjana aliran Swirl/vorteks adalah satu bentuk teknik pembesaran pasif penting yang terdiri daripada pelbagai penyelitan tiub, pengaturan aliran geometri pelbagai dan pengubahsuaian saluran geometri yang menghasilkan aliran. Pita-terpiuh adalah salah satu daripada kaedah bentuk ini yang paling penting yang digunakan secara meluas dalam pelbagai jenis penukar haba. Kertas ini membentangkan penyelidikan mengenai peningkatan pemindahan haba dan ciri-ciri faktor geseran di dalam tabung membulat menggunakan simulasi CFD. Pita terpiuh penyelitan biasa dengan nisbah piuh (y = 2.93, 3.91) dan pita terpiuh penyelitan bersesekat condong dengan sudut sesekat 30° dan nisbah piuh(y = 2.93) telah digunakan untuk penyelakuan. Keputusan yang diperolehi dari simulasi dipadankan dengan korelasi literatur untuk tiub biasa dengan percanggahan kurang daripada ±8% untuk nombor Nusselt dan ±6.25% bagi faktor geseran. Keputusan juga telah menunjukkan bahawa pemindahan haba dari segi nombor Nusselt dipertingkatkan dengan peningkatan nombor Reynolds, berkurangan dengan nisbah piuh. Antara pelbagai nisbah piuh, pita terpiuh berseseket condong dengan nisbah piuh y = 2.93 telah menawarkan peningkatan pemindahan haba maksimum dengan faktor geseran yang ketara.
Kata kunci: Pembesaran pemindahan haba; pita terpiuh penyelitan bersesekat condong (BTT); FLUENT; penyelakuan CFD