بهبود انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال در یک مبدل حرارتی دو لوله ای با پره های شعاعی

در این پژوهش، جابجایی اجباری نانوسیال در یک مبدل حرارتی دو لوله ای، دارای پره شعاعی بر روی لوله درونی، بصورت سه بعدی در نرم افزار فلوئنت مورد مطالعه قرار گرفته شده است. سیال گرم و سیال سرد به ترتیب داخل لوله درونی و لوله بیرونی بصورت ناهمسو در جریان می باشند. در کار حاضر بعد از مطالعه استقلال شبکه و اعتبار سنجی حل با مقالات آزمایشگاهی در حالت بدون پره و فین، به مطالعه تاثیر تعداد پره ها 4) و (8، کسر حجمی نانوذرات و عدد رینولدز بر عدد ناسلت و ضریب اصطکاک داخل مبدل پرداخته شد. همچنین در این تحقیق به بررسی سطح مقطع لوله درونی در حالت بیضی با نسبت منظری (نسبت قطر کوچک به قطر بزرگ) 0,75 نیز پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که اضافه کردن پره ها به سیستم 20,52 درصد، عدد ناسلت را افزایش می دهد، از طرفی نیز به مقدار 26,82 درصد نیز به ضریب اصطکاک سیستم افزوده می شود. زیرا اضافه کردن پره ها سطح تماس سیال سرد با سیال گرم را بیشتر کرده و باعث افزایش میزان انتقال حرارت و ضریب اصطکاک می شود. افزایش کسرحجمی نانوذرات نیز باعث افزایش 26,82 درصدی در عدد ناسلت می شود زیرا اضافه کردن نانوذرات به سیال پایه باعث افزایش هدایت حرارتی مخلوط سیال شده و همین عامل باعث می گردد تا تبادل حرارتی بین مولکولهای سیال پایه و نانوذرات افزایش یافته و در پی آن ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش یابد. در پایان مشاهده شد که اضافه کردن نانوذرات به سیستم، با داشتن ضریب عملکرد 1.1532، دارای بیشترین تاثیر بر میزان عملکرد سیستم و اضافه کردن پره به هندسه دارای ضریب عملکردی تقریبا مشابه با اثر اضافه کردن نانوذرات بوده بطوریکه 0,54 درصد کمتر می باشد. همچنین بیضی کردن لوله درونی باعث افزایش انتقال حرارت شده ولی دارای کمترین ضریب عملکرد نسبت به بقیه پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش است.

Keywords:

انتقال حرارت اجباری , نانوسیال , پره شعاعی , ضریب اصطکاک , مقطع بیضی , ضریب عملکرد