دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 6 1 2016 03 20 Determination of the diameter ratios for minimum entropy generation in a borehole geothermal heat exchangers using numerical simulation of the flow and heat transfer تعیین نسبت‌های قطری دارای کمترین تولید آنتروپی در یک مبدل حرارتی حفره ای زمینگرمایی با شبیه سازی عددی جریان سیال و انتقال حرارت 249 258 702 10.22044/jsfm.2016.702 FA مهدی دانشی پور دانشجو کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان روح اله رفعی استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان Journal Article 2015 02 06 In this paper, diameter ratio of a geothermal borehole heat exchanger is determined in a manner that the entropy generation is minimized. The SST k-ω model is used to model the turbulent flow. Pressure loss calculation for different diameter ratios of the heat exchanger shows that for diameter ratio of 0.7, the total pressure loss is minimum. Results of the bulk flow temperature showes that the outlet temperature increases at higher heat resistance of the internal wall. The total entropy generation for different diameter ratios at different heat resistance of internal wall are also presented. Results show that when the heat resistance of internal wall increases, the minimum entropy generation occurs at higher diameter ratios. On the other hand, reduction in heat transfer coefficient of the outer wall and increment in heat transfer coefficient of internal wall are not favorable. Increment in heat resistance of the internal wall at higher diameter ratios of the heat exchanger, reduces both of these unfavorable effects. در این مقاله نسبتهای قطری که در آنها تولید آنتروپی مینیمم میشود، برای شرایط مختلف در یک مبدل حرارتی زمین گرمایی هم محور به دست آمده است. برای این منظور ابتدا انتقال حرارت و جریان آشفته در داخل مبدل شبیه سازی شده است. در شبیه سازی جریان آشفته از مدل SST k-ω استفاده گردیده است. با محاسبه افت فشار در نسبت قطرهای مختلف، کمترین افت فشار و اتلاف اصطکاکی در نسبت قطر 0.7 به دست آمده است. نتایج به دست آمده برای توزیع دمای جریان سیال در راستای عمق نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره درونی، دمای سیال خروجی افزایش می یابد. تولید آنتروپی کل برای نسبت قطر های مختلف و با مقاومت های حرارتی گوناگونِ دیواره درونی به دست آمده است و تغییرات نسبت قطر دارای کمترین تولید آنتروپی نسبت به مقاومت حرارتی دیواره درونی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، نسبت قطری دارای کمترین تولید آنتروپی بیشتر خواهد بود. از طرف دیگر کاهش ضریب انتقال حرارت در دیواره بیرونی و افزایش ضریب انتقال حرارت در دیواره میانی نامطلوب است. با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، در نسبت قطرهای بیشتر این تاثیر نامطلوب در هر دو دیواره کمتر می شود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_702_88e4da203fe5ebe9bd879452ffc99bea.pdf