طراحی یک سیستم لوله بخاری از نوع "دو لوله هم مرکز" با پیش ‌گرمایش جریان هوای ورودی از طریق لایه موج ‌دار داخلی

در سیستم‌های گرمایشی رایج خانگی مانند بخاری‌های گازسوز، بخش قابل‌توجهی از انرژی حاصل از احتراق سوخت (گاز طبیعی) به شکل گاز داغ از دودکش خارج شده و عملاً بدون استفاده به محیط منتقل می‌شود. این اتلاف حرارت، هم باعث کاهش راندمان احتراق و هم افزایش مصرف سوخت می‌شود.

در این گزارش بررسی فنی جامعی از شبیه‌سازی دو لوله هم‌مرکز با تمرکز بر تحلیل عددی، فرمول‌ها، جزئیات شرایط مرزی و نتایج خروجی و با تاکید بر جنبه‌های علمی و کمی انجام شده است. هدف اصلی این پروژه، بررسی جایگزینی لوله‌های دودکش سنتی در بخاری‌های گازسوز خانگی با یک سیستم دو لوله هم‌مرکز است. در این طرح، گاز دود (اصلی‌ترین محصول احتراق متان) در لوله‌ی داخلی موج دار جریان یافته و هوای سرد ورودی در فضای حلقوی خارجی حرکت می‌کند تا پیش‌گرمایش و انتقال حرارت بین دود و هوا را با سه مکانیزم: (1) افزایش سطح مؤثر، (2) القای تلاطم محلی و ایجاد تخلخل در لایه مرزی، (3) افزایش ضریب انتقال حرارت سطحی، بهبود یابد. این پیش‌گرمایش می تواند مصرف گاز را کاهش داده و کارایی حرارتی بخاری را افزایش دهد. 

همچنین در این طراحی یک جعبه نصب در قسمت پشتی بخاری نصب گردیده و با سیستم ‌های دمش، مکش و کنترلی به ‌عنوان یک واحد تاثیر گذار و بهینه کننده عمل می‌کند و انتقال حرارت قابل ملاحظه‌ ای (همراه با افزایش افت فشار) را به وجود می آورد. نتیجه این طراحی، افزایش محسوس بازده احتراق، کاهش مصرف گاز و کاهش آلاینده‌های ناشی از احتراق ناقص است.