พฤติกรรมความร้อนในช่องขนานเครื่องอุ่นอากาศพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีครีบสี่เหลี่ยมคางหมูวางรูปตัววีบนแผ่นดูดซับ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ครีบสี่เหลี่ยมคางหมูวางรูปตัววีบนแผ่นดูดซับของเครื่องอุ่นอากาศพลังานแสงอาทิตย์แบบช่องขนาน เป็นครีบที่ได้รับการออกแบบใหม่ด้วยการนำข้อดีของผิวครีบเอียงทำมุมกับการไหลเพื่อลดตัวประกอบเสียดทานรวมกับการสร้างการไหลหมุนวนคู่ที่เกิดขึ้นเฉพาะในครีบจัดวางรูปตัววีเพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนได้ถูกนำเสนอในงานวิจัยนี้ด้วยวิธีการจำลองเชิงตัวเลข 3 มิติ โดยมีการไหลในช่วงปั่นป่วนที่ค่าเลขเรย์โนล์ดเท่ากับ 3000-20,000 อัตราส่วนความสูงครีบ, HR=0.04, 0.06, 0.08 และ 0.10 อัตราส่วนระยะห่างระหว่างครีบ, PR=0.4, 0.6, 0.8 และ 1.0 และอัตราส่วนความกว้างของฐานครีบ, WR=0.10, 0.15 และ 0.20 คือตัวแปรที่จะศึกษา ที่มุมปะทะการไหลของครีบวางรูปตัววี (α) และค่าอัตราส่วนความกว้างของปลายครีบ (t/H) คงที่คือ 30o และ 0.05 ตามลำดับ ผลการจำลองพบว่าครีบสี่เหลี่ยมคางหมูวางรูปตัววีบนแผ่นดูดซับ ให้การไหลและการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่การพัฒนาเต็มที่ที่ตำแหน่ง x/H=10 และพบว่าครีบสี่เหลี่ยมคางหมูวางรูปตัววีก่อให้เกิดการไหลแบบหมุนวนคู่แบบสวนทางกันเข้าสู่พื้นผิว ทำให้กระแสการไหลเกิดการกระแทกเข้ากับผนังของแผ่นดูดซับและรบกวนชั้นของไหลที่มีอุณหภูมิสูง อีกทั้งยังทำให้ของไหลเกิดการผสมกันได้ดีขึ้น ซึ่งพฤติกรรมนี้ทำให้การถ่ายเทความร้อนที่พื้นผิวเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของค่า HR และการลดลงของค่า PR และ WR ส่งผลให้ประกอบเสียดทานเพิ่มขึ้น ในขณะที่การเพิ่มขึ้นของการถ่ายเทความร้อนจะขึ้นอยู่กับทั้งค่า HR, PR และ WR ในช่วงที่ทำการศึกษาพบว่าครีบสี่เหลี่ยมคางหมูวางรูปตัววีบนแผ่นดูดซับให้ค่าอัตราส่วนเลขนัสเซิล์ท ค่าอัตราส่วนตัวประกอบเสียดทาน และสมรรถนะเชิงความร้อนในช่วง 1.16-4.57, 1.78-10.44 และ 0.84-2.53 เท่า เมื่อเทียบกับแผ่นดูดซับผิวเรียบตามลำดับ โดยกรณี HR=0.08, PR=0.6 และ WR=0.20 ให้ค่าสมรรถนะเชิงความร้อนและค่าอัตราส่วนเลขนัสเซิล์ทสูงสุดที่ 2.53 และ 4.57 ตามลำดับ ที่เลขเรย์โนล์ดเท่ากับ 3000
Article Details
บทความนี้เป็นลิขสิทธิ์ของวารสาร Engineering Transactions คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร
เอกสารอ้างอิง
R. Karwa, S.C. Solanki and J.S. Saini; “Thermo-hydraulic Performance of Solar Air Heaters Having Integral Chamfered Rib Roughness on Absorber Plates”, Energy, Vol. 26, pp. 161–176. 2001.
A.-M. Ebrahim Momin, J.S. Saini and S.C. Solanki; “Heat Transfer and Friction in Solar Air Heater Duct with V-shaped Rib Roughness on Absorber Plate”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 45, pp. 3383–3396. 2002.
R. Karwa; “Experimental Studies of Augmented Heat Transfer and Friction in Asymmetrically Heated Rectangular Ducts with Ribs on The Heated Wall in Transverse, Inclined, V-continuous and V-discrete Pattern”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 45, pp. 3383–3396. 2003.
A.R. Jaurker, J.S. Saini and B.K. Gandhi; “Heat Transfer and Friction Characteristics of Rectangular Solar Air Heater Duct using Rib-grooved Artificial Roughness”, Solar Energy, Vol. 80, pp. 895–907. 2006.
S. Eiamsa-ard and P. Promvonge; “Numerical Study on Heat Transfer of Turbulent Channel Flow Over Periodic Grooves”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 35, pp. 844–852. 2008.
S. Eiamsa-ard and P. Promvonge; “Thermal Characteristics of Turbulent Rib-grooved Channel Flows”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 36, pp. 705–711. 2009.
G. Tanda; “Performance of Solar Air Heater Ducts with Different Types of Ribs on The Absorber Plate”, Energy, Vol. 36, pp. 6651–6660. 2011.
D. Jin, M. Zhang, P. Wang and S. Xu; “Numerical Investigation of Heat Transfer and Fluid Flow in A Solar Air Heater Duct with Multi V-shaped Ribs on The Absorber Plate”, Energy, Vol. 89, pp. 178–190. 2015.
R. K. Ravi and R.P. Saini; “Experimental Investigation on Performance of A Double Pass Artificial Roughened Solar Air Heater Duct Having Roughness Elements of The Combination of Discrete Multi V Shaped and Staggered Ribs”, Energy, Vol. 116, pp. 507–516. 2016.[10] D. S. Thakur, M. K. Khan, M. Pathak; “Solar Air Heater with Hyperbolic Ribs: 3D Simulation with Experimental Validation”, Renewable Energy, Vol. 113, pp. 357–368. 2017.
S.V. Patankar; “Numerical Heat Transfer and Fluid Flow”, McGraw-Hill, New York, 1980.
F. Incropera and P.D. Dewitt; “Introduction to Heat Transfer”, 3rd edition, John Wiley & Sons Inc, New York, 2006.
P. Promvonge and C. Thianpong; “Thermal Performance Assessment of Turbulent Channel Flows Over Different Shaped Ribs”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 35, pp. 1327–1334. 2008.
