مدل‌سازی انتقال حرارت و جریان نانو سیال آب- آلومینا و آب-تیتانیا در مبدل حرارتی با آشفته ساز

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

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

doi
چکیده

در حال حاضر با رشد و توسعه تکنولوژی‌های نوین انتقال حرارت، کاهش زمان انتقال حرارت، کوچک‌سازی اندازه‌ی تجهیزات حرارتی و در نهایت افزایش راندمان حرارتی مورد توجه مهندسین بوده است. در این پژوهش، ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﯽ ﺧﻮاص اﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارت ﻧﺎﻧﻮﺳﯿﺎل‌های آب-آلومینا و آب-تیتانیا در مبدلی با جداکننده‌ی Vشکل و باله میانی ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی عددی انجام شده اﺳﺖ. ﻃﺮاﺣﯽ ﺑا ﻧﺮم اﻓﺰار سالیدورکس 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 ﭘﺎراﻣﺘﺮهایی هستند 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 آب- آلومینا و نانوسیال آب- دی‌اکسید تیتانیوم مشاهده می‌شود که متوسط مقدار این ضریب برای نانوسیال آب-آلومینا 14درصد بیشتر است. از طرفی حساسیت ضریب انتقال حرارت نانوسیال آب-دی‌اکسید تیتانیوم نسبت به نانوسیال آب- آلومینا نسبت به تغییرات عدد رینولدز شدیدتر 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 به طور میانگین افزایش 19.3 درصدی در شاخص ارزیابی عملکرد دیده می شود.