بررسی عددی جریان در مبدل حرارتی دو لوله هم مرکز با هندسه های مربعی و دایروی

از مبدل های گرمایی در صنایع مختلف از جمله نیروگاه ها، سلول­های خورشیدی، پالایشگاه ها و خودرو به­صورت گسترده استفاده می شود. یکی از ساده ترین نوع مبدل هایی که در صنعت استفاده می شود، مبدل حرارتی دو لوله ای است. در تحقیق حاضر جریان نانوسیال در دو ساختار متفاوت از مبدل حرارتی دو لوله، بصورت لوله داخلی دایروی و لوله بیرونی مربعی (cs) و دیگری لوله داخلی مربعی و لوله بیرونی دایروی (sc) با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. نتایج نشان داد که با افزایش عدد رینولدز، به خصوص در رژیم جریان آشفته عدد ناسلت در جریان نانوسیال نسبت به سیال آب بیشتر افزایش یافته­است. بطوریکه برای جریان نانوسیال اکسید آلومینیوم با هندسه sc،  با عدد رینولدز ۵۰۰، عدد ناسلت نزدیک به ۵% بیشتر از سیال آب افزایش می­یابد و برای جریان با عدد رینولدز ۲۰۰۰۰ این افزایش عدد ناسلت نزدیک به ۲۰% بیشتر است و برای جریان نانوسیال اکسید آلومینیوم با هندسه cs با عدد رینولدز ۵۰۰، عدد ناسلت نزدیک ۵% بیشتر از سیال پایه افزایش می یابد، در حالی­که برای جریان با عدد رینولدز ۲۰۰۰۰ این افزایش عدد ناسلت نزدیک به ۱۴% بیشتر است. برای بررسی تاثیر نوع نانوذره بر انتقال حرارت و افت فشار جریان، سه نانو ذره در نظر گرفته­شد. نتایج نشان داد استفاده از نانوذرات تاثیر اندکی بر ضریب اصطکاک دارد در حالی­که انتقال حرارت به­شدت افزایش می­یابد.

Keywords:

Nano-fluid , Double pipe heat exchanger , Computational fluid dynamics , Heat transfer , نانوسیال , مبدل حرارتی , دینامیک سیالات محاسباتی , انتقال حرارت