تحسين كفاءة الأنبوب المسطح الملفوف باستخدام شريط ملتوي حلزوني مع تكوينات متنوعة؛ تحليل حراري وهيدروليكي وإكسيرجي

تبحث هذه الدراسة في استخدام الأشرطة الملتوية داخل الأنابيب الحلزونية، بهدف ملء فجوة بحثية كبيرة. من خلال محاكاة عددية موثقة باستخدام نموذج الاضطراب SST k-w، يتم استكشاف الجوانب المعقدة لنقل الحرارة وتدمير الإكسيرجي في الأنابيب الحلزونية الملفوفة مع الأشرطة الملتوية. تم تحليل ستة ظروف متميزة، بما في ذلك الأنابيب الحلزونية العادية (PST) والأنابيب الحلزونية المزودة بأشرطة ملتوية بتكوينات متنوعة (TTM2، TTM3، TTM4، TTM5، وTTM6)، مع التركيز على المعلمات الهندسية الرئيسية مثل عدد القنوات، قطر الشريط، سمك الشريط، والمسافة بين الأشرطة. تم تقييم تأثير هذه المعلمات على عوامل رئيسية بما في ذلك عامل الاحتكاك، رقم نوسلت، كفاءة الإكسيرجي، ومعامل الأداء الحراري بشكل شامل. توضح النتائج أن تغيير قطر الشريط يؤثر سلبياً في البداية على رقم نوسلت قبل أن يتجاوز أداء الأنبوب العادي بعد عتبة معينة. يحسن السمك والمسافة من الأداء، ولا سيما الملحوظ عند قطر 22 مم. يقلل زيادة المسافة بين الأشرطة من نقل الحرارة، مع انخفاض كبير في رقم نوسلت لوحظ، ومع ذلك، فإن جميع الأشرطة المثبتة تتفوق على الأنابيب العادية. يزيد عامل الأداء الحراري مع المسافة بسبب انخفاض غير متناسب في انخفاض الضغط مقارنة بتقليص رقم نوسلت. بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة سمك الشريط الملتوي تعزز نقل الحرارة، وإن كان مع زيادة حادة في تدمير الإكسيرجي بسبب تأثير انخفاض الضغط المتزايد. طوال الوقت، يتم التحقق من صحة النموذج الرياضي المستخدم بدقة، مما يوفر رؤى حول التفاعل المعقد للمعلمات الهندسية وتأثيراتها على نقل الحرارة وكفاءة الإكسيرجي في الأنابيب الحلزونية مع الأشرطة الملتوية.