شبيه سازي عددي جريان نانوسيال متلاطم و انتقال حرارت در مبدل هاي حرارتي با لوله هاي دايروي و غيردايروي

دانشگاه ولي عصر(عج) رفسنجان

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، به بررسي و شبيه‌سازي عددي جريان نانوسيال و انتقال حرارت در مبدل‌هاي حرارتي با مجموع لوله‌هاي دايروي و غيردايروي (بادامكي شكل) با دو آرايش مستطيلي و مثلثي با در نظر گرفتن مدل توربولانسي ، براي مدل دوفازي مخلوط و افزودن نانوسيال با غلظت كسر حجمي (1-7)% پرداخته‌شده است. از اثرات نيروي شناوري و نيروي ويسكوزيته صرفه نظر شده است. جريان پايا و متلاطم بوده و از حلگر فشار مبنا به‌عنوان مدل حل استفاده‌شده است. نتايج به دست آمده براي مقايسه ضريب اصطكاك، ضريب انتقال حرارت جابه¬جايي، كاهش افت فشار ارائه گرديده است. عدد رينولدز به‌عنوان يك پارامتر متغير در نظر گرفته شده است و عدد ناسلت برحسب درصد حجمي نانوسيال و مقادير مختلف عدد رينولدز ارائه‌شده¬اند. نتايج عددي نشان مي¬دهد كه استفاده از غلظت كسر حجمي نانوسيال به آب باعث افزايش ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي و كاهش ضريب اصطكاك و افت فشار مي¬شود. با افزايش عدد رينولدز، فشار نرمال شده توسط انرژي جنبشي ورودي در محدوده‌ي عدد رينولدز، كاهش مي‌يابد. اگرچه در محدوده عددهاي رينولدز بالاتر براي افزايش نرخ انتقال حرارت بسيار بهتر هستند هرچند تخريب اگزرژي بسيار بالايي به همراه دارند كه هزينه انرژي براي انتقال حرارت بين سيال و لوله را نيز افزايش مي‌دهد. در مقابل در لوله‌هاي دايروي كه باعث چندين جدايش و گردابه‌هاي بزرگ كه منجر به افت فشار بالا مي‌شوند، لوله‌هاي غيردايروي به شبكه خطوط جريان افت فشار پايين‌تري را ارائه مي‌كنند. به دليل شكل آئروديناميكي لوله‌هاي بادامكي شكل، افت فشار اين لوله‌ها بسيار پايين‌تر از لوله‌هاي دايروي شكل است. بنابراين عملكرد انتقال حرارت در برابر ضريب اصطكاك لوله‌هاي بادامكي شكل حدود پنج برابر بيشتر از لوله‌هاي دايروي با قطر معادل است. جايگزيني لوله‌هاي دايروي با لوله‌هاي بادامكي شكل در مبدل‌هاي حرارتي به نگهداري انرژي و مينيمم‌سازي سايز مبدل‌ها كمك خواهد كرد.

58062

دانشگاه وليعصر رفسنجان

عبدالرضا عسكريان

مكانيك

بهراد حقيقي