شبیه سازی عددی بهبود انتقال حرارت نانوسیال هیبریدی در مبدل حرارتی دو لوله ای مجهز به سیم فنری مخروطی

یکی از اصول کاهش هزینه و مصرف انرژی در مبدل های حرارتی استفاده از روش های بهبود انتقال حرارت است. با استفاده از این روشها می توان انتقال حرارت درون مبدل حرارتی را افزایش و در نتیجه بازده کلی آن را بهبود بخشید. یکی از این روش ها، استفاده از نانوسیال های هیبریدی که از ترکیب دو نوع نانو ذره فلزی و سیال پایه بدست می آید، و دارای ویژگی های ترموفیزیکی خاص مانند ضریب هدایت حرارتی بال هستند، می باشد. در این تحقیق تاثیر استفاده از نانوسیال هیبریدی در یک مبدل حرارتی دولوله ای مجهز به سیم فنری به عنوان دو روش افزایش انتقال حرارت غیرفعال به صورت همزمان مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از شبیه سازی عددی به وسیله نرم افزار تجاری ANSYS Fluent۱۸.۱ استفاده شده است. نتایج بدست آمده به شرح زیر می باشد: برای حالت ۰/۵% (فرمول در متن اصلی مقاله) ، بیشترین راندمان حرارتی (η) در عدد رینولدز (۱۶۰۰۰Re=)، برای نانوسیال های هیبرید Al۲O۳-Cu، Cu-CuO و SiO۲-TiO ۲ به ترتیب ۹/۱۴-۱/۱۷ و ۶/۱۳ درصد بدست آمده است و کمترین راندمان حرارتی هم در عدد رینولدز (۱۰۰۰۰Re=)، بدست آمده است. برای حالت ۱۰۰% (فرمول در متن اصلی مقاله) ، بیشترین راندمان حرارتی (η) در عدد رینولدز (۱۶۰۰۰Re=)، برای نانوسیال های هیبرید Al۲O۳-Cu،Cu-CuO و SiO۲-TiO۲ به ترتیب ۴/۱۵-۵/۱۷ و ۷/۱۷ درصد بدست آمده است و کمترین راندمان حرارتی هم در عدد رینولدز (۱۰۰۰۰Re=)، بدست آمده است. برای حالت ۵/۱% (فرمول در متن اصلی مقاله) ، بیشترین راندمان حرارتی (η) در عدد رینولدز (۱۶۰۰۰Re=) ، برای نانوسیال های هیبرید Al۲O۳-Cu،Cu-CuO و SiO۲-TiO۲ به ترتیب ۷/۱۷، ۸/۱۹ و ۲/۱۶ درصد بدست آمده است و کمترین راندمان حرارتی هم در عدد رینولدز (۱۰۰۰۰Re=)، بدست آمده است. بطور کلی، نانوسیال هیبرید Cu-CuO بیشترین راندمان حرارتی را در بین سیالات کاری ارائه داده است. حالت ۵/۱% (برمول در متن اصلی مقاله) نیز بیشترین راندمان حرارتی در بین حالت های مورد بررسی را ارائه داده است.

Keywords:

مبدل حرارتی دولوله ای , نانوسیال هیبریدی , سیم فنری