بررسی تجربی و عددی ضریب انتقال حرارت و افت فشار جریان جوشش مادون سرد نانوسیال در لوله افقی

امروزه پدیده ی جوشش و همچنین افزودن ذرات نانو به سیال خالص، به دلیل افزایش قابل توجهی که در ضریب انتقال حرارت جریان ایجاد میکند، اهمیت زیادی نزد محققان در حوزه های مختلف ازجمله صنایع نفت، پتروشیمی و نیروگاهی پیدا کرده است. در این پژوهش ابتدا به صورت تجربی به بررسی ضریب انتقال حرارت و افت فشار سیال خالص و نانوسیالدر جریان جوشش مادون سرد پرداخته شد. بدین منظور یک دستگاه آزمایش طراحی و ساخته شد. سپس با شبیه سازی هندسه ی مقطع آزمایش، به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، آزمایشها برای سیال خالص و نانوسیال شبیه سازی شد. در این تحقیق از سیال خالص آب و نانوسیال اکسید آلومینیوم بر پایه ی آب استفاده شد. نتایج آزمایشهای تجربی نشان داد که افزودن ذرات نانو به سیال پایه باعث افزایش ضریب انتقال حرارت و در عین حال افزایش افت فشار میشود. همچنین با افزایش شار حرارتی ثابت وارد بر جداره ی لوله، مقدار ضریب انتقال حرارت افزایش قابل توجهی پیدا کرد. افزایش عدد رینولدز نیز، به مقدار اندکی باعث افزایش ضریب انتقال حرارت سیال خالص و نانوسیال شد. در شبیه سازی عددی برای تحلیل میدان جریان از معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی برای هر فاز، در دیدگاه اویلرین- اویلرین برای شرایط جوشش استفاده شده است. نتایج شبیه سازی عددی تطابق خوبی با نتایج تجربی داشتند.

Keywords:

ضریب انتقال حرارت , جوشش , نانوسیال , شار حرارتی ثابت , دینامیک سیالات محاسباتی