بررسی اثر به کارگیری هم زمان محیط متخلخل و نانو سیال بر روی افزایش انتقال حرارت

افزایش میزان انتقال حرارت در مبدل های حرارتی لوله ای و افزایش بازدهی آن ها به عنوان یکی از مقوله های مهمکه کاربرد بسیار گسترده ای هم در صنعت دارد، همواره موردتوجه محققان بوده است. روش های مختلفی به اینمنظور توسط محققان ارائه شده که از آن جمله می توان به استفاده از محیط متخلخل در سطح مقطع جریانعبوری جهت اختلاط بهتر سیال و افزایش سقط تماس سیال و دیواره ها و استفاده از نانو سیال به جای سیالخالص جهت بهبود مشخصات فیزیکی سیال ازجمله ضریب هدایت حرارتی سیال اشاره کرد. البته در هر دو موردعوامل محدودکنند های ازجمله افزایش افت فشار سیال و افزایش آنتروپی تولیدشده وجود دارد.مقالعات نظری و تجربی زیادی روی ای دو مقوله به صورت جداگانه انجام شده و هرکدام از ای دو روش به صورتمستقل به اندازه کافی موردبررسی قرارگرفته اند. استفاده ه زمان از محیط متخلخل و نانو سیال و یافت حالتبهینه ای که در آن انتقال حرارت حداکثر با کمترین میزان افت فشار و تولید آنتروپی اتفاق بیفتد، مسئله موردبررسی در ای پایان نامه هست. در این پایان نامه جریان آشفته نانو سیال آب- مس درون لوله حلقوی دارای محیط متخلخل آلومینیومی در ضخامت های مختلا موردبررسی قرارگرفته است. از مدل فارسی- برینکمن -فورچهایمر برای شبیه سازی جریان سیال درون محیط متخلخل و از مدل مخلوط دوفای جهت شبیه سازیجریان نانو سیال استفاده شده است. هدف از طرح این مسئله، یافت حالت بهینه برای پارامترهای موردبررسیازجمله میزان انتقال حرارت از دو منظر قانون اول و دوم ترمودینامیک با تحلیل میزان افزایش انتقال حرارت درمقابل میزان افزایش افت فشار و همچنین بررسی تولید آنتروپی هست. نتایج این تحلیل عددی نشان می دهد درجریان آشفته، جهت افزایش انتقال حرارت با استفاده از محیط متخلخل، بهتر است عدد رینولدز جریان، خیلی بالانباشد. همچنین برای جریان آشفته، استفاده از محیط متخلخل با ضریب تراوایی پایین مناسب تر هست. در حالتیکه شار حرارتی و محیط متخلخل روی دیواره بیرونی باشد، ضریب کارایی نسبت به حالتی که روی دیواره داخلی باشد کمتر بوده و درنتیجه استفاده از شرایط مرزی شار ثابت و محیط متخلخل روی دیواره داخلی توصیه می شود.

کلیدواژه ها:

نانو سیال ، محیط متخلخل ، تولید آنتروپی ، لوله حلقوی ، مدل مخلوط دوفازی ، جریان مغشوش