بررسی مقایسه‌ای انتقال حرارت نانوسیال در کانال حلقوی عمودی با شار حرارتی کسینوسی به روش‌ تجربی و عددی

Abstract

یکی از روش‌های بهبود عملکرد انتقال حرارت جابه‌جایی، افزایش ضریب انتقال حرارت سیال عامل است. یکی از راهکارهای افزایش ضریب انتقال حرارت سیال، اضافه کردن نانوذرات فلزی یا غیرفلزی به سیال پایه است که به آن نانوسیال می‌گویند. پژوهش در زمینه‌ی نانوسیال‌ها در دو دهه اخیر رشد فراوانی کرده است. در مطالعه حاضر، اثر ترکیب همگن نانوذرات Al2O3 و TiO2 با آب دیونیزه شده، بررسی‌ می‌شود. عملکرد ترموهیدرولیکی نانوسیال داخل کانال عمودی به روش‌های تجربی و عددی برای حالت آشفته و جریان آرام تحلیل می‌شود. مدل اغتشاشی استفاده‌شده در شبیه‌سازی عددی، مدل k-ε است. میله گرم‌کن داخل محفظه آزمایش، شار حرارتی کسینوسی یک کیلوواتی تولید می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که افزایش غلظت نانوذرات، حداکثر دمای میله را به مقدار قابل ‌توجهی کاهش می‌دهد. استفاده از نانوسیال همگن ۱٪ میزان دمای بیشینه را نسبت به آب خالص به میزان ۲۰٪ در رینولدز ۹۵۰ و 9.5٪ در رینولدز ۴۲۰۰ کاهش می‌دهد. همچنین ضریب انتقال حرارت با افزودن نانوذرات افزایش می‌یابد. نتایج به‌دست‌آمده از مدل اغتشاشی k-ε و روش تجربی، تفاوت ۱۰٪ تا ۱۳٪ را نشان می‌دهد. پژوهش انجام‌شده نشان می‌دهد، نانوسیال ترکیبی با عملکرد حرارتی مناسب، می‌تواند یکی از سیالات عامل در سیکل‌های حرارتی آینده باشد.

Keywords

• نانوسیال ترکیبی
• مدارآزمون
• انتقال حرارت
• روش تجربی
• روش عددی