A Numerical Study on Cross Flow Heat Exchanger with Different Reynolds (Re) Numbers

Gökhan Canbolat

Makale detayları

A Numerical Study on Cross Flow Heat Exchanger with Different Reynolds (Re) Numbers

Yazarlar:

Gökhan Canbolat

Yayıncı:

Alanya Alaaddin Keykubat Üniversitesi

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler | Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

ALKÜ Fen Bilimleri Dergisi Vol.5 Issue 3, pp.118-130

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001302480

pISSN:

2667-7814

Anahtar kelimeler:

Özet:

 Heat exchangers are highly popular in engineering and industrial applications. Numerical studies on heat exchangers to investigate the performance of heat transfer have been carried out widely by Computational Fluid Dynamics CFD in recent years. In this study, a circular pipe with hot water in cross flow is investigated in different Reynolds Re numbers. Flow is turbulent flow and the Re number varies from 3165 to 4643 in the circular pipe. The air is at a temperature of 303 K and the water is at 333 K. Variation of flow characteristics and thermal performance is observed according to an increase in Re numbers such as Wall Shear Stress WSS, Skin Friction Coefficient Cf, Nusselt Number Nu, heat transfer coefficient h and surface temperature of the circular pipe. Results show that there are no significant changes for the WSS and Cf values in the specified range of the Re number. However, when the thermal performance is evaluated, the temperature of the surface of the circular pipe, heat transfer coefficient, and Nu number values are increased by an increase in the Re number. Here, the increase is approximately 2 for the specified range of Re number, and it is shown that it can be increased by the flow conditions. The maximum Nu number is 4482.37 at the Re number of 4643. As a result, the Re number is highly effective in controlling the heat transfer performance of a heat exchanger.

 Heat exchangers are highly popular in engineering and industrial applications. Numerical studies on heat exchangers to investigate the performance of heat transfer have been carried out widely by Computational Fluid Dynamics CFD in recent years. In this study, a circular pipe with hot water in cross flow is investigated in different Reynolds Re numbers. Flow is turbulent flow and the Re number varies from 3165 to 4643 in the circular pipe. The air is at a temperature of 303 K and the water is at 333 K. Variation of flow characteristics and thermal performance is observed according to an increase in Re numbers such as Wall Shear Stress WSS, Skin Friction Coefficient Cf, Nusselt Number Nu, heat transfer coefficient h and surface temperature of the circular pipe. Results show that there are no significant changes for the WSS and Cf values in the specified range of the Re number. However, when the thermal performance is evaluated, the temperature of the surface of the circular pipe, heat transfer coefficient, and Nu number values are increased by an increase in the Re number. Here, the increase is approximately 2 for the specified range of Re number, and it is shown that it can be increased by the flow conditions. The maximum Nu number is 4482.37 at the Re number of 4643. As a result, the Re number is highly effective in controlling the heat transfer performance of a heat exchanger.

 Heat exchangers are highly popular in engineering and industrial applications. Numerical studies on heat exchangers to investigate the performance of heat transfer have been carried out widely by Computational Fluid Dynamics CFD in recent years. In this study, a circular pipe with hot water in cross flow is investigated in different Reynolds Re numbers. Flow is turbulent flow and the Re number varies from 3165 to 4643 in the circular pipe. The air is at a temperature of 303 K and the water is at 333 K. Variation of flow characteristics and thermal performance is observed according to an increase in Re numbers such as Wall Shear Stress WSS, Skin Friction Coefficient Cf, Nusselt Number Nu, heat transfer coefficient h and surface temperature of the circular pipe. Results show that there are no significant changes for the WSS and Cf values in the specified range of the Re number. However, when the thermal performance is evaluated, the temperature of the surface of the circular pipe, heat transfer coefficient, and Nu number values are increased by an increase in the Re number. Here, the increase is approximately 2 for the specified range of Re number, and it is shown that it can be increased by the flow conditions. The maximum Nu number is 4482.37 at the Re number of 4643. As a result, the Re number is highly effective in controlling the heat transfer performance of a heat exchanger.

 Isı değiştiriciler mühendislik ve endüstriyel uygulamalarda oldukça popülerdir. Isı değiştiriciler üzerindeki ısı transferi performansının araştırılmasına yönelik sayısal çalışmalar son yıllarda Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği HAD yöntemiyle yayın şekilde gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada farklı Reynolds Re sayıları ile çapraz akışlı sıcak su içeren dairesel bir boru incelenmiştir. Türbülanslı bir akışta, dairesel boru için Re sayısı 3165 ile 4643 arasında değişmektedir. Hava 303 K, su ise 333 K sıcaklıktadır. Akış karakteristikleri ve termal performans açısından Duvardaki kayma gerilmesi, Yüzey sürtünme katsayısı Cf, Nusselt sayısı Nu, Isı transferi kaysayısı h ve yüzey sıcaklığı Re sayısındaki artışa göre incelenmiştir. Sonuçlar, Re sayısının belirtilen aralıkta kayma gerilmesi ve Cf değerlerinde önemli bir değişiklik olmadığını göstermektedir. Ancak ısıl performans değerlendirildiğinde, Re sayısının artmasıyla dairesel borunun yüzey sıcaklığı, ısı transfer katsayısı ve Nu sayısı değerleri de artmaktadır. Burada, Re sayısının belirtilen aralığı için artışta yaklaşık  2 olup, akış koşullarıyla artırılabileceği gösterilmektedir. Re numarası 4643te maksimum Nu sayısı 4482.37 olarak hesaplamıştır. Sonuç olarak Re numarası, bir ısı değiştiricinin ısı transfer performansının kontrolünde oldukça etkilidir.

Makale detayları

A Numerical Study on Cross Flow Heat Exchanger with Different Reynolds (Re) Numbers

Yazarlar:

Gökhan Canbolat

Yayıncı:

Alanya Alaaddin Keykubat Üniversitesi

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler | Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

ALKÜ Fen Bilimleri Dergisi Vol.5 Issue 3, pp.118-130

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001302480

pISSN:

2667-7814

Heat Exchanger

Cross-Flow

Computational Fluid Dynamics (CFD)

Heat TransferIsı Değiştirici

Çapraz Akış

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD)

Isı Transferi

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Gökhan Canbolat

Yayıncı: Alanya Alaaddin Keykubat Üniversitesi

Ana Başlıklar: Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler | Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi: ALKÜ Fen Bilimleri Dergisi Vol.5 Issue 3, pp.118-130

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 12/2023

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001302480

pISSN: 2667-7814

Sayı

Yazarlar:

Gökhan Canbolat

Yayıncı:

Alanya Alaaddin Keykubat Üniversitesi

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler | Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

ALKÜ Fen Bilimleri Dergisi Vol.5 Issue 3, pp.118-130

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001302480

pISSN:

2667-7814