بررسی عددی عملکرد حرارتی و تولید انتروپی نانوسیال آلومینا در چاه حرارتی

در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار فلوئنت، تولید انتروپی و انتقال حرارت جریان نانوسیال آلومینا (آب- اکسید آلومینیوم) با چهار غلظت حجمی، درون چاه حرارتی با کانال دایره ای، به صورت عددی بررسی می شود. خواص ترموفیزیکی نانوسیال و سیال پایه (آب)، بر اساس مدل های کلاسیک و وابسته به دما در نظر گرفته شده و رژیم جریان نانوسیال به چاه حرارتی نیز به صورت آرام منظور شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش غلظت حجمی نانوسیال، نرخ تولید انتروپی انتقال حرارت و نرخ تولید انتروپی کل در مقایسه با سیال پایه کاهش می یابد. همچنین با افزایش کسر حجمی، سهم اصطکاکی نرخ تولید انتروپی افزایش و راندمان هیدرودینامیکی سیستم کاهش می یابد. افزایش عدد رینولدز، اثر قابل توجهی بر نرخ تولید انتروپی داشته و باعث زیادتر شدن برگشت ناپذیری و نرخ تولید انتروپی ناشی از اصطکاک می شود. همچنین براساس نتایج به دست آمده، عدد رینولدز بالاتر ، افزایش کارایی خنک کنندگی چاه حرارتی را در پی دارد. افزایش عدد رینولدز و افزایش کسر حجمی نانوذرات، باعث افزایش عدد ناسلت متوسط شده که دلیل آن، می تواند ناشی از وابستگی دمایی ضریب هدایت حرارتی و حرکت براونی نانوذرات باشد. با افزایش عدد رینولدز، شیب منحنی ناسلت، ابتدا زیاد شده و سپس افت پیدا می کند. با افزایش غلظت حجمی نانوسیال، توان اتلافی افزایش می یابد که دلیل آن نیز افزایش ویسکوزیته نانوسیال است. میزان افزایش توان اتلافی نسبت به افزایش عدد ناسلت کمتر است، که این موضوع بیانگر پتانسیل قوی نانوسیال، به منظور کاربرد در چیپ های الکترونیکی و صنعت خنک کاری می باشد.

Keywords:

تولید انتروپی , نانوسیال , عدد ناسلت , جریان آرام , چاه حرارتی