مطالعه عددی تاثیر لوله های قائم در انتقال حرارت جابجایی ترکیبی نانوسیال

بهبود انتقال حرارت نقش بسیار مهمی در کاربردهای مختلف صنعتی و مهندسی دارد. در این مقاله انتقال حرارت جابجایی ترکیبی جریان آرام نانوسیال آب-اکسید تیتانیوم داخل یک لوله عمودی تحت شار حرارتی یکنواخت، به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است.برای این منظور مودل دوفازی مخلوت جهت مدل کردن جریان استفاده شده و معادلات سه بعدی بقاء برای جریانهای چند فازی به روش حجم محدود حل شده اند. لازم به ذکر است که، به جز چگالی در نیروی حجمی که با استفاده از فرض بوزینسک تقریب زده شده ، بقیه خواص فیزیکی نانوسیال ثابت در نظر گرفته شده اند. همچنین روش حل در این مسئله با یک کار آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده که نتایج خطای کمتر از یک درصد را نشان می دهد. تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل عدد رینولدز، عدد گراشهف و کسر حجمی نانوذرات روی پارامترهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان بررسی و تحلیل شده است. با توجه به قائم بودن لوله، نیروی جاذبه باعث ایجاد نیروهای شناوری در جریان شده و این نیروها نیز پارامترهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان را تحت تاثیر خود قرار می دهند، بنابراین یکی از اهداف اصلی در این تحقیق بررسی این اثرات می باشد. به طور کلی نتایج نشان داد که استفاده از نانوسیال باعث افزایش انتقال حرارت می شود اما این افزایش انتقال حرارت در کسر حجمی های بالاتر بیشتر است به طوری که استفاده از کسر حجمی 0/06 افزایشی برابر 5/87 درصد در ضریب انتقال حرارت نسبت به آب خالص ایجاد می کند. همچنین ملاحظه گردید که تاثیر نیروهای شناوری در برخی حالات جریان باعث به وجود آمدن جریان برگشتی در لوله می شود.

Keywords:

نانوسیال , جابجایی ترکیبی , لوله های قائم , شار حرارتی یکنواخت