بررسی تجربی عملکرد هیدروترمودینامیکی مبدل حرارتی پوسته- لوله با استفاده از نانوسیال، نوار تابیده با شیار مثلثی و لوله های شیاردار

مبدل های حرارتی باعث انتقال انرژی گرمایی بین چند سیال با دماهای متفاوت می شوند. بیشتر سیالها ضریب هدایت حرارتی پایینی نسبت به جامدات دارند، لذا افزودن ذرات جامد با ضریب هدایت حرارتی بالا میتواند باعث افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی آنها شود. در این پژوهش به بررسی تاثیر افزودن نانوذرات به سیال پایه (آب دیونیزه)، قراردادن نوارهای مارپیچ با شیار مثلثی و همچنین شیاردارکردن سطح بیرونی لوله های مبدل پوسته و لوله، بر میزان ضریب انتقال حرارت، تغییرات ضریب اصطکاک و همچنین تغییرات معیار ارزیابی عملکرد پرداخته شده است. بدین منظور، تاثیر افزودن غلظت های۰/۷ و یک درصد نانوذرات اکسید منیزیم در بهبود میزان ضریب انتقال حرارت بررسی شده و نتایج استفاده همزمان از نانوسیال آب اکسید منیزیم، لوله های شیاردار و نوارهای مارپیچ با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد اگر حالت (آب دیونیزه بدون استفاده از نانوسیال، لوله های شیاردار و نوارهای مارپیچ با شیار مثلثی) به عنوان حالت پایه و مبنا در نظر گرفته شود، در هنگام استفاده از نانوسیال آب اکسید منیزیم با غلظت ۰/۷%، استفاده از لوله های شیاردار و استفاده از نوارهای مارپیچ با شیار مثلثی در درون لوله های مبدل پوسته و لوله باعث افزایش عملکرد حرارتی به میزان ۴۸، افزایش ضریب اصطکاک تنها به میزان ۶/۳ و افزایش معیار ارزیابی عملکرد به میزان ۴۶% می شود. همچنین در هنگام استفاده از نانوسیال آب اکسید منیزیم با غلظت یک درصد، استفاده همزمان از لوله های شیاردار و نوارهای مارپیچ با شیار مثلثی در درون لوله های مبدل پوسته و لوله باعث افزایش عملکرد حرارتی به میزان ۷۲، افزایش ضریب اصطکاک تنها به میزان ۶/۹ و افزایش معیار ارزیابی عملکرد به میزان ۷۰% شده است.

کلیدواژه ها:

Nanoparticles ، Nanofluid ، Thermal Conductivity Coefficient ، Nusselt Number ، Shell and Tube Heat Exchanger ، نانوذرات ، نانوسیال ، ضریب هدایت حرارتی ، عدد ناسلت ، مبدل پوسته و لوله