بررسی مقایسه‌ای انتقال حرارت نانوسیال در کانال حلقوی عمودی با شار حرارتی کسینوسی به روش تجربی و عددی | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 13، شماره 4، مهر و آبان 1402، صفحه 147-158 اصل مقاله (1.77 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2023.13065.3736 | ||
| نویسندگان | ||
| محمدامین برهانی1؛ امیرسعید شیرانی2؛ منصور طالبی* 3؛ جواد مختاری4 | ||
| 1دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی هسته‌ای، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | ||
| 2استاد، مهندسی هسته‌ای، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | ||
| 3دانشیار، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده رآکتور و ایمنی هسته‌ای، تهران، ایران | ||
| 4استادیار، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده رآکتور و ایمنی هسته‌ای، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| 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. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| نانوسیال ترکیبی؛ مدارآزمون؛ انتقال حرارت؛ روش تجربی؛ روش عددی | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] Agency, I.E., World Energy Outlook. )2021(: www.iea.org.
[2] Choi, S.U. and J.A. Eastman (1995) Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, Argonne National Lab.(ANL), Argonne, IL (United States).
[3] Wang, J., et al.(2021) Investigation of Heat Transfer Characteristics of Al2O3-Water Nanofluids in an Electric Heater. 42(19-20): p. 1765-1774.
[4] He, Y., et al. (2007) Heat transfer and flow behaviour of aqueous suspensions of TiO2 nanoparticles (nanofluids) flowing upward through a vertical pipe. 50(11-12): p. 2272-2281.
[5] Duangthongsuk, W., S.J.I.J.o.H (2009) Wongwises, and M. Transfer, Heat transfer enhancement and pressure drop characteristics of TiO2–water nanofluid in a double-tube counter flow heat exchanger. 52(7-8): p. 2059-2067.
[6] Abbassi, Y., et al. (2014) Experimental investigation of TiO2/Water nanofluid effects on heat transfer characteristics of a vertical annulus with non-uniform heat flux in non-radiation environment. 69: p. 7-13.
[7] Alklaibi, A., L.S. Sundar, and K.V.C.J.I.J.o.T.S. Mouli (2022) Experimental investigation on the performance of hybrid Fe3O4 coated MWCNT/Water nanofluid as a coolant of a Plate heat exchanger. 171: p. 107249.
[8] Kanti, P.K., et al. (2021) Experimental investigation on thermo-hydraulic performance of water-based fly ash–Cu hybrid nanofluid flow in a pipe at various inlet fluid temperatures. 124: p. 105238.
[9] Moraveji, M.K., et al. (2012) Modeling of forced convective heat transfer of a non-Newtonian nanofluid in the horizontal tube under constant heat flux with computational fluid dynamics. 39(7): p. 995-999.
[10] Ebrahimnia-Bajestan, E., et al. (2011) Numerical investigation of effective parameters in convective heat transfer of nanofluids flowing under a laminar flow regime. 54(19-20): p. 4376-4388.
[11] Mousavizadeh, S.M., et al. (2015) Assessment of the TiO2/water nanofluid effects on heat transfer characteristics in VVER-1000 nuclear reactor using CFD modeling. 47(7): p. 814-826.
[12] Aly, W.I.J.E.C. and Management (2014) Numerical study on turbulent heat transfer and pressure drop of nanofluid in coiled tube-in-tube heat exchangers. 79: p. 304-316.
]۱۳[ رشید ج و طالبی م (1391) بررسی آزمایشگاهی اثر دمای سیال ورودی بر ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال اکسید آلومینیوم در یک لوله عمودی باشار غیر یکنواخت کسینوسی, اولین کنفرانس بین المللی نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی.
[۱۴] عباسی ی، طالبی م و شیرانی ا (1391) بررسی تغییرات ضریب انتقال حرارت خنک کننده نانوسیال آبی اکسید تیتانیوم در راکتورهای هسته ای, کنفرانس هسته ای ایران.
[15] F. A. Morrison (2021) Uncertainty Analysis for Engineers and Scientists: A Practical Guide. Cambridge University Press. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,509 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 675 |
||
