انتقال حرارت آشفته نانوسیال در داخل لوله دارای زبری مصنوعی ( سطوح داخلی دندانه دار)

امروزه با کوچک سازی بسیاری از صنایع، نیاز به حداکثر افزایش ضریب انتقال حرارت احساس می شود. مفهوم نانو سیال، سوسپانسیونحاوی ذرات نانو را شامل می شود که به عنوان محیط های انتقال حرارت استفاده می شود. چنین سیالاتی پتانسیل زیادی برای افزایشنرخ انتقال حرارت از خود نشان می دهند. همانطور که می دانیم زبر کردن سطوح باعث آشفتگی جریان و در نتیجه افزایش انتقالحرارت است. این مقاله، به انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال در جریان آشفته در داخل لوله با سطح داخلی دارای دندانه هایمستطیلی با شرط شار حرارتی ثابت روی دیواره می پردازد. این گونه جریان ها عموماً در خنک کاری مبدل های حرارتی که در صنعت نقشمهمی دارند، استفاده می شوند. در این تحقیق به منظور حل معادلات حاکم بر میدان جریان و دما از روش عددی حجم محدود به همراهالگوریتم سیمپل استفاده شده است. مدل توربولانس مورد استفاده در این تحقیق SST k-ω می باشد. نتایج عددی بدست آمده برای جریان نانوسیال آب و اکسیدآلومینیم با کسر حجمی 2 و 4 درصد در حالت توسعه یافته و محدوده ی آن بین عدد رینولدز 5000 تا 30000 همینطور کسر حجمی های 1 تا 5 درصد در عدد رینولدز ثابت 20000 و بررسی حرارتی آن با رویکرد تک فاز می باشد. نتایج عددی برای نانوسیال آب و اکسیدآلومینیم در لوله زبر با نتایج سیال پایه در لوله زبر و نیز نتایج جریان سیال پایه در لوله صاف مقایسه گردیده است و همچنین تأثیر نانوسیال برای افزایش انتقال حرارت و افزایش عدد ناسلت مشاهده خواهد شد. این نتایج نشان می دهند که انتقال حرارت برای نانوسیال در لوله زبر نسبت به سیال پایه درون لوله صاف بیشتر است و همینطور نتایج تنش برشی روی دیواره نشان می دهند که با افزایش غلظت و عدد رینولدز ، افزایش می یابد.

Keywords:

انتقال حرارت , نانوسیال , جریان آشفته , زبری , لوله