مطالعه مشخصه های سیالاتی وحرارتی نانو سیال آب- مس در نسبت منظری های مختلف مجرا، جهت کاربرد در مبدل های حرارتی

در طراحی مبدل های حرارتی دو عامل مهم است و همواره در مطالعات قابلیت بازنگری و بررسی دارد. عامل نخست تغییر هندسه مبدل ها جهت کوچک تر و فشرده کردن و عامل دیگر افزایش راندمان آن ها است. در پژوهش های اندکی انتقال حرارت درون لوله های بیضوی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مقاله به مقایسه ویژگی های انتقال حرارت جریان نانوسیال در داخل لوله های بیضوی و دایره ای، با مساحت مقطع یکسان و تحت شار حرارتی ثابت پرداخته شده است. شبیه سازی عددی بصورت سه بعدی با فرض جریان آرام و خواص ثابت، انجام شده است. نانوسیال مورد مطالعه آب- مس است که در غلظت های ۲ و ۳ درصد بررسی شده اند. ویژگی های رئولوژیکی نانوسیال شامل چگالی، رسانایی حرارتی و ویسکوزیته از طریق مدل هایی که بر اساس روش های تجربی است در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از این شبیه سازی عددی نشان می دهد که اضافه کردن نانوذرات به سیال پایه منجر به افزایش چگالی، رسانایی حرارتی و ویسکوزیته نانوسیال خواهد شد. در ادامه بررسی انتقال حرارت جابجائی سیالات در داخل لوله های با سطح مقطع مدور و بیضی شکل، نشان می دهد که با افزایش غلظت نانوسیال، ضریب انتقال حرارت جابجائی افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که استفاده از جریان نانوسیال و بکارگیری لوله های بیضی شکل عمودی به جای لوله هایی با سطح مقطع مدور باعث افزایش نرخ انتقال حرارت می شود. این نتیجه در حالتی حاصل شد که ثابت بودن مساحت مقطع به عنوان محدودیت فرآیند بهینه سازی هندسی در نظر گرفته شده است.

کلیدواژه ها:

انتقال حرارت ، نانوسیال ، نسبت منظری ، بهینه سازی هندسی ، مبدل حرارتی