بررسی عددی به کارگیری نانوسیالات مختلف روی مبدل حرارتی پوسته و لوله در شرایط جریان آشفته

در این مقاله ، بررسی عددی تاثیر نانوسیالات اکسید آلومینیوم، اکسید تیتانیوم و مس با سیال پایه آب، بر انتقال حرارت و افت فشار مبدل حرارتی پوسته و لوله تحت شرایط جریان تراکم ناپذیر، پایا و آشفته ، انجام شده است . باوجوداینکه نانوسیال یک مخلوط دوفازی است ، ولی با فرض عدم لغزش بین نانوذرات و سیال و همچنین وجود تعادل حرارتی بین سیال و نانوذرات و با توجه به غلظت پایین نانوذرات، می توان آن را به صورت یک سیال تک فاز مورد بررسی قرار داد. نانوسیالات مختلف به عنوان سیال گرم، درون پوسته و سیال آب به عنوان سیال سرد، درون لوله ها جریان دارند. دماها و سرعت های یکنواخت ورودی به پوسته و لوله معلوم بوده و پوسته نیز عایق فرض شده است . پوسته و لوله از جنس فولاد ضدزنگ و شرط عدم لغزش روی دیوارهها نیز برقرار می باشد. روش حجم محدود بر پایه نرم افزار انسیس - فلوئنت و الگوریتم سیمپل جهت کوپل سرعت و فشار بکار گرفته شده است . مدل آشفتگی k-ɛ استاندارد جهت مدلسازی جریان مغشوش استفاده شده است .نتایج نشان داد که بیشترین نرخ انتقال حرارت مبدل، مربوط به نانوسیال مس / آب می باشد و اکسید آلومینیوم/ آب و اکسید تیتانیوم/ آب در جایگاههای بعدی قرار دارند. از طرفی کمترین افت فشار سمت پوسته نیز از آن اکسید آلومینیوم/ آب بوده؛ و اکسید تیتانیوم/ آب و مس / آب در به ترتیب در مکانهای دوم و سوم می باشند.

کلیدواژه ها:

نانوسیال ، مبدل حرارتی ، حل عددی ، جریان آشفته