بررسی عددی ضریب انتقال حرارت و افت فشار نانوسیالها درون لوله تحت جریان آرام

در این مقاله اثر افزودن نانو ذرات γAl2O3 در افزا یش انتقال حرارت جریان آب درون لوله تحت شرایط حرارتی دما ثابت و شار ثابت بررسی می شود. دو مدل مختلف برای شبیه سازی نانوسیال به کار رفته است . مدل اول که مدل ساده تری می باشد بر پا یه کاره ای آزمایشگاهی ماسودا و همکارانش [ 1] ء لی وهمکارانش [ 2] و ونگ و همکارانش [ 3] بدست آمده است . مدل دوم مدلی است که در آن اثر حرکت کاتوره ای (Brownian motion) ذرات در نظر گرفته شده است. این مدل توسط کو و کلینسترور [ 4] بر پایه نتایج تجربی داس و همکارانش [ 5] ارائه شده است. نتایج عددی با استفاده از یک کد عددی دو بعدی حجم محدود بدست آمده است. میدان فشار با استفاده از روش متداول SIMPLE حل شده است . جملات شار جابجایی در وجوه هر المان با استفاده از طرح QUICK بدست آمده است. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج تجربی که زینال ی و همکارانش [ 6] بدست آورده اند نشان می دهد که مدل اول مقدار انتقال حرارت را کم پیش بینی می کند، در حالیکه مدل دوم که اثر حرکت براونی را در نظر می گیرد میزان انتقال حرارت را به صورت صحیح پیش بینی می کند . علاوه بر این مدل اول میزان افت فشار را به صورت غیر قابل قبولی زیاد پیش بینی می کند . نتایج نشان می دهد که افزودن نانو سیال میزان انتقال حرارت را به میزان چشمگیری افزایش می دهد . کمترین افزایش انتقال حرارت 10 % بوده است برای زمانیکه در صد حجمی نانوذرات φ = 1%)%1) و بیشترین افزایش حدود 30 % پیش بینی شده است برای φ =40%. همچنین مشاهده شد که استفاده از نانو سیالات در اعداد رینولدز پایینتر اقتصادی تر است.

Keywords:

نانو سیال , حرکت کاتوره ای (براونی) , افزایش انتقال حرارت , انتقال حرارت جابجایی