NUMERICAL INVESTIGATION ON EFFECTS OF PLAIN, PERFORATED, AND DIMPLED TWISTED TAPE INSERTS IN A TUBE TO FLOW AND HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS

Abstract

ABSTRACT

This research delves into improving heat transfer within a tube by incorporating twisted tape inserts. The study employs a numerical approach to solve the governing equations, which include the continuity equation, momentum equation, and energy equation. The investigation comprises seven distinct cases aimed at augmenting heat transfer: a basic twisted tape, a perforated twisted tape with lengths of 25 mm, 50 mm, and 100 mm, as well as a dimpled twisted tape with lengths of 25 mm, 50 mm, and 100 mm.

For each of these seven cases, we conducted analyses at five different Reynolds numbers (10,000, 12,000, 15,000, 18,000, and 20,000). The physical dimensions of the geometry include a tube length of 1000mm, an inner diameter of 17mm, and an outer diameter of 21mm. The twisted tape itself is also 1000mm long, with a width of 17mm and a thickness of 1mm. The water is a working fluid used in the study, and grid independent mesh was 532000, with Tetrahedral cells.

The results from the seven studied cases were compared to the original condition (smooth tube) in terms of Nusselt values and friction factor, and performance evaluation criteria were established. The best improvement was obtained for 25 mm dimpled twisted tape with 42%, while the improvement for perforated tape was 28.7% and for the plain tape was 24%. The higher value of fraction factors was obtained at 25 mm dimpled twisted tape.

ÖZET

Bu çalışmada, bükümlü bant ara parçaları bulunan bir borunun ısı transferinin arttırılması, ilgili denklemlerin (süreklilik denklemi, momentum denklemi ve enerji denklemi) sayısal bir yöntem kullanılarak çözülmesi araştırılmıştır. Isı transferini geliştirmek için yedi farklı durum çalışılmıştır: düz bükümlü bant, 25 mm, 50 mm ve 100 mm uzunluğunda delikli bükümlü bant ve 25 mm, 50 mm ve 100 mm uzunluğunda çukurlu bükümlü bant.

Bu yedi vakanın her biri için beş farklı Reynolds sayısında (10.000, 12.000, 15.000, 18.000 ve 20.000) analizler gerçekleştirdik. Geometrinin fiziksel boyutları 1000 mm'lik bir tüp uzunluğunu, 17 mm'lik bir iç çapı ve 21 mm'lik bir dış çapı içerir. Bükülmüş bandın kendisi de 1000 mm uzunluğunda, 17 mm genişliğinde ve 1 mm kalınlığındadır. Su, çalışmada kullanılan bir çalışma sıvısıdır ve ızgaradan bağımsız ağ, tetrahedral hücreli 532000'dir.

İncelenen yedi vakadan elde edilen sonuçlar Nusselt değerleri ve sürtünme faktörü açısından orijinal durumla (düz boru) karşılaştırıldı ve performans değerlendirme kriterleri oluşturuldu. En iyi gelişme, %42 ile 25 mm çukurlu bükümlü bant elde edilirken, delikli bükümlü bantlarda %28,7 ve düz bantta %24 elde edildi. Ve 25 mm çukurlu bükümlü bantta kesir faktörlerinin değeri daha yüksektir.