بررسی عددی انتقال حرارت و جریان نانو سیال در مبدل لوله‌ای با جداکننده‌ی V شکل و باله‌ی میانی

یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی

دوره 1، شماره 3، پاییز 1400، صفحه 29-41  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

میلاد محمودزاده¹؛ اشکان غفوری ²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک،تبدیل انرژی ،دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز،ایران

²گروه مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، اهواز، ایران

چکیده

با رشد و توسعه تکنولوژی‌های انتقال حرارت، کاهش زمان انتقال حرارت، کوچک‌سازی اندازه‌ی تجهیزات حرارتی و در نهایت افزایش راندمان حرارتی مورد توجه بوده است. در این پژوهش، ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﯽ ﺧﻮاص اﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارت ﻧﺎﻧﻮﺳﯿﺎل‌های آب-آلومینا و آب-دی‌اکسید تیتانیوم در مبدلی با جداکننده‌ی Vشکل و باله میانی ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی عددی انجام شده اﺳﺖ. ﻃﺮاﺣﯽ ﺑﻪوﺳﯿﻠﻪ ﻧﺮم اﻓﺰار سولیدورک انجام شده و در انسیس شبکهﺑﻨﺪی انجام شده است. ورودی ﺳﯿﺴﺘﻢ از ﻧﻮع ﺳﺮﻋﺖ ورودی و ﺧﺮوﺟﯽ از ﻧﻮع فشار ثابت اﻧﺘﺨﺎب ﮔﺮدﯾﺪ. ﺑﻌﺪ از ﻃﺮاﺣﯽ در نرم افزار ﺗﺄﺛﯿﺮ ﺳﺮﻋﺖ ورودی ﻧﺎﻧﻮﺳﯿﺎل ﺑﺮ روی ﺿﺮﯾﺐ اﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارت ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﯾﯽ و ﻋﺪد ﻧﺎﺳﻠﺖ ﭘﺎراﻣﺘﺮی است ﮐﻪ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار گرفته‌ است. در ادامه با در نظر گرفتن نسبت حجمی و قطر ذرات نانو، معادله‌ی پیوستگی و معادله‌ی ناویر استوکس تراکم ناپذیر برای یک سیستم مختصات منطبق بر جسم با استفاده از روش حجم کنترلی حل شده است. نتایج به کاهش ضریب اصطکاک با افزایش عدد رینولدز اشاره دارد. با مقایسه‌ی ضریب انتقال حرارت بین نانوسیال آلومینا و نانوسیال آب- دی‌اکسید تیتانیوم مشاهده می‌شود که متوسط مقدار این ضریب برای نانوسیال آب-آلومینا 14درصد بیشتر است. همچنین با افزایش قطر از 40 به 60 میلیمتر در محدوده عدد رینولدز از 3000 تا 8000 افزایش عدد ناسلت مشاهده شد. با بررسی شاخص ارزیابی عملکرد مشاهده می شود که با افزایش قطر بطور میانگین افزایش 19.3 درصدی در شاخص ارزیابی عملکرد دیده می شود. همچنین با وجود باله ی میانی میزان عدد ناسلت در رینولدزهای برابر بیشتر است.

کلیدواژه‌ها

"نانوسیال"؛ " باله‌ی میانی"؛ " عدد ناسلت"؛ "انتقال حرارت"؛ "جداکننده‌ی V شکل"

سایر فایل های مرتبط با مقاله

غفوریE+.pdf

مراجع

[1] Masuda, H., Ebada, A., Teramae, K., Hishinuma, N., (1993) ., Alternation of thermal conductivity and
viscosity of liquid by dispersion Ultra-Fine particles ,Netsu Bussei,Scientific Research,7(4), pp 227-233.
[2] Buongiorno,J., (2006) ., Convective transport in nanofluids ASME Transactions Journal of Heat Transfer,
128 , pp 240-250.
[3] Jou, R., Tzeng, S., (2006) , Numerical research of nature convective heat transfer enhancement filled with
nanofluids in rectangular in enclosure,International Communication Heat and Mass Transfer, 33, pp 727-736.
[4] Pakravan, H. A., Yaghoubi, M., (2013) ., Analysis of nanoparticles migration on natural convection heat transfer of nanofluids ,International journal of Thermal Science, 68, pp 79-93.
[5]pak, B., and Cho. Y. I. , (1998) ., “Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particle, Exp. Heat Transfer”, 11, pp 151–170.
[6] Das, S. Putra, K., N. Thiesen, P. and Roetzel. W.(2003)., “Temperature dependence of thermal conductivity enhancement for nanofluids”, Journal of Heat Transfer, 125, pp 567-574.
[7] He; Y Jin; Y. Chen; H. Ding; Y. Cang, D. Lu, H. ,( 2007) “Heat transfer and flow behavior of aqueous suspensions of TiO2 nanoparticles (nanofluids) flowing upward through a vertical pipe”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 50, pp 2272– 2281.
[8] Lotfi, R., Saboohi, Y., Rashidi, A. M., (2010) "Numerical study of forced convective heat transfer of Nanofluids: Comparison of different approaches", International Communications in Heat and Mass Transfer, 37(1), pp. 74-78.
[9] Farajollahi; B.. Etemad; S.Gh Hojjat, M. ,(2010) “Heat transfer of nanofluids in a shell and tube heat exchanger”, International Journal Heat and Mass Transfer, 53, pp. 12– 17.
[10]Kannadasan,N,Ramanathan,K,Sureh,S,(2012),Comparison of heat transfer and pressure drop in horizontal and vertical helically coiled heat exchanger with CuO/water based nano fluids,Experimental Thermal and Fluids Science,42, PP 64-70.
[11]Minghai Xu , Hui Lu , Liang Gong , Chai., John C. , Xinyue Duan(2016) “Parametric numerical study of the flow and heat transfer in microchannel with dimples”, Applied International Communications in Heat and Mass Transfer, 76,PP 348-357.
[12]Junmei Wu, Jiyun Zhao, Jiang Lei, Bo Liu, (2016) ., “Effectiveness of nanofluid on improving the performance of microchannel heat sink”, Applied Thermal Engineering,101, pp 402–412.
[13] Rui-jin Wang, Jia-wei Wang, Bei-qi Lijin, Ze-fei Zhu, (2018), “Parameterization Investigation on the Microchannel Heat Sink with Slant Rectangular Ribs by numerical simulation”,Applied Thermal Engineering, 50(50), pp 428-438.
[14]Faridi Khouzestani,R,Ghafouri,A,(2020) , Numerical study on heat transfer and nanofluid flow in pipes fitted with different dimpled spiral center plate, Journal SN Applied Sciences.2(2), pp 1-19.
[15]Rahimi Asl,R,Soltani,M,(2003), Computational fluid dynamics with the help of FLUENT software,Tarah, 1, pp1-448.
[16]Kotas, T. J., (1985), The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. Butterworths, London, United Kingdom, 197.
[17] Fan, L. T. Lin S. T. and Azer, N. Z(1978). Surface renewal model of condensation heat transfer in tubes with in-line static mixers, Int. J. Heat Mass Transfer 21, pp 849-854.
[18] Jedsadaratanachai W., Boonloi A., (2017), Performance analysis and flow visualization in a round tube heat exchanger inserted with wavy V-ribs, Advances in Mechanical Engineering 9(9), pp 1–16.
[19] Suriya S. Uma Devis.Anjali Devi, ,S. P(2017) Heat transfer enhancement of Cu-al2o3/water hybrid nanofluid flow over a stretching sheet, Journal of the Nigerian Mathematical Society,.36(2), pp 419-433.
[20] Versteeg H. K. and Malalasekera, W., (1995). “An introduction to computational fluid dynamics,” The Finite Volume Method, Essex, Longman Sci. Tech., pp1-517.
[21] Abbasian Arani, A.A. , Amani, J. (2012), Experimental study on the effect of TiO2–water nanofluid on heat transfer and pressure drop, Experimental Thermal and Fluid Science 42, pp 107–115.