مقایسه و آنالیز مدل های مختلف نانو سیال در انتقال حرارت مبدل پوسته لوله ای

تعداد زیادی از مطالعات برای حل مکانیک سیالات و مسایل انتقال حرارت مایعات معمولی که از قوانین پایه منتشر شده در متون پیروی میکنند، انجام شدهاند و اغلب آنها با نتایج تجربی همان مساله سازگار هستند. به هر حال با معرفی نانوسیال در حوزه مکانیک سیالات و انتقال حرارت، راه جدیدی همراه با منافع و چالشهای آن ایجاد گردیده است. روشهای بسیار همانند روشهای مرسوم محاسباتی میتواند برای بکارگیری در صنایع مهندسی در ارتباط با نانوسیال اقتباس شود. مبدلهای حرارتی پوسته و لوله به طور گستردهای در بسیاری از بخش های صنعتی از جمله کارخانه های تولید برق و همچنین مواد شیمیایی، پتروشیمی وصنایع نفت و گاز استفاده میشوند. در مسیله بازده انتقال حرارت در تجهیزاتی نظیر مبدلهای حرارتی هدایت حرارتی سیال حامل انرژی و ضریب انتقال حرارت نقش اساسی را بر عهده دارند. سیالات متداول در انتقال حرارت و حامل انرژی در صنایع را معمولا سیالاتی نظیر آب، روغنها و اتیلن گلیکول تشکیل میدهند. با افزایش رقابت جهانی در زمینه صنایع مختلف و نقش انرژی در هزینه تولید این صنایع به شدت به سمت تو سعه سیالات پی شرفته و جدید با شاخصهای حرارتی بالا پیش میروند. به خوبی م شخص ا ست که فلزات در شکل جامد خود دارای هدایت حرارتی بسیار بالایی نسبت به سیالات هستند. از طرفی هدایت حرارتی مواد فلزی نیز بسیار بیشتر از هدایت حرارتی مواد غیر فلزی است. در حالت کلی، بکارگیری نانو سیالات نسبت به سیالات معمولی سبب افزایش کارآیی، کاهش حجم مبدل، کاهش هزینه های جاری و ساخت، کاهش مصرف آب میشود. در این پروژه به کمک تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی اختصاصا در مورد افزایش انتقال حرارت و میزان افت فشار مبدلهای پوسته لولهای با اضافه کردن اکسیدهای فلزی در ابعاد نانو میپردازیم. در مسیله بازده انتقال حرارت در تجهیزاتی نظیر مبدلهای حرارتی هدایت حرارتی سیال حامل انرژی و ضریب انتقال حرارت نقش اساسی را بر عهده دارند. سیالات متداول در انتقال حرارت و حامل انرژی در صنایع را معمولا سیالاتی نظیر آب، روغنها و اتیلن گلیکول تشکیل میدهند. با افزایش رقابت جهانی در زمینه صنایع مختلف و نقش انرژی در هزینه تولید این صنایع به شدت به سمت توسعه سیالات پیشرفته وجدید با شاخصهای حرارتی بالا پیش میروند. به خوبی مشخص است که فلزات در شکل جامد خود دارای هدایت حرارتی بسیار بالایی نسبت به سیالات هستند. از طرفی هدایت حرارتی مواد فلزی نیز بسیار بیشتر از هدایت حرارتی مواد غیر فلزی است. در حالت کلی، بکارگیری نانو سیالات نسبت به سیالات معمولی سبب افزایش کارآیی، کاهش حجم مبدل، کاهش هزینه های جاری و ساخت، کاهش مصرف آب میشود. در این مقاله جریان نانوسیال برای کسرهای حجمی نانوذره در محدوده ی 1 الی 3 درصد به کمک نرم افزار فلوینت و روش بل دلاور مورد بررسی قرار گرفته است . مدلهای پیشنهاد شده برای محاسبه ی وی سکوزیته کارآمد بود و نتایج بد ست آمده در محدوده ی خطای مجاز قرار دا شتند . اثرات پارامترهای مختلف از جمله ک سر حجمی نانو ذرات و نوع نانوذرات بر میزان انتقال حرارت و افت فشار بررسی گردید.

Keywords:

مبدل حرارتی , نانوسیالات , انتقال حرارت , دینامیک سیالات محاسباتی