Fulltext

Effect of the Axial Heat Conduction in Parallel Flow Rectangular Microchannel Heat Exchanger

Hayder Mohammed Hasan

University of Thi-Qar Journal for Engineering Sciences مجلة جامعة ذي قار للعلوم الهندسية
ISSN: 26645564/26645572 Year: 2013 Volume: 4 Issue: 1 Pages: 113-137
Publisher: Thi-Qar University جامعة ذي قار

Abstract

The axial heat conduction in parallel flow microchannel heat exchanger with rectangular ducts was numerically investigated, for laminar, 3-D, incompressible, and steady state flow of water. The governing equations, continuity, Navier-Stokes equations (momentum equations), and the energy equations for the hot and cold fluids were solved by using SIMPLE algorithm with finite volume method and FORTRAN code to obtain the temperature distribution for the two fluids and the separating wall between them. The results play an important role of the axial heat conduction on the effectiveness in parallel flow microchannel heat exchanger and the factors affecting the axial heat conduction are; Reynolds number Re, thermal conductivity ratio , aspect ratio α and channel volume. Increasing of Re, , α and channel volume each separately leads to increase the axial heat conduction and vice versa.

عدديا تمت دراسة تأثير التوصيل الحراري المحوري في مبادل حراري مايكروي ذي قنوات مستطيلة الشكل لجريان متوازي طباقي ثلاثي الأبعاد للماء وفي حالة الاستقرار ولا انضغاطي. تم حل المعادلات الحاكمة للجريان وهي معادلة الاستمرارية continuity) (equation ومعادلات الزخم (momentum equations) و معادلة الطاقة ((energy equations باستخدام طريقة ((SIMPLE method وقد تم تحويل المعادلات الحاكمة إلى الشكل العددي باستخدام طريقة الحجوم المحددة (finite-volume method) وباستخدام لغة فورتران (FORTRAN). بهذه الطريقة تم إيجاد التوزيع لدرجتي حرارة المائعين والجدار الذي يفصل بينهما. من خلال ملاحظة النتائج المستحصلة من الحل العددي, تبين بأن هنالك تأثير مهم للتوصيل الحراري المحوري على الفعالية في المبادل المايكروي كما إن هنالك مجموعة من العوامل التي تؤثر عليه وهي, عدد رينولدز(Reynolds number Re) ونسبة الموصلية الحرارية (thermal conductivity ratio Kr ) والنسبة الباعية (aspect ratio α) وحجم القنوات. عند زيادة Re و Krوα وحجم القنوات كل على حدة يزداد التوصيل الحراري المحوري, والعكس صحيح.

Keywords

Micro channel --- heat exchanger --- parallel flow --- numerical solution --- axial heat conduction and effectiveness.