Entropy generation calculation for laminar fully developed forced flow and heat transfer of nanofluids inside annuli

در اين مقاله، توليد آنتروپي در انتقال حرارت جريان آرام نانوسيالات آب- اكسيد آلومينيوم و آب-اتيلن گليكول در فضاي حلقوي بين دو استوانه هم مركز با استفاده از قانون دوم ترموديناميك بررسي شده است. خواص ترموفيزيكي نانوسيالات با استفاده از روابط تجربي موجود محاسبه گرديده است. شار حرارتي ثابت فرض شده است و جريان و انتقال حرارت به صورت توسعه يافته در نظر گرفته شده اند. براي محاسبه توليد آنتروپي از روش حجم كنترل استفاده شده است. براي كسرهاي حجمي مختلف نانوذرات و در نسبتهاي هندسي گوناگون، مقدار توليد آنتروپي محاسبه شده و با توليد آنتروپي سيال پايه در همان شرايط مقايسه گرديده است. نسبتهاي هندسي براي كمينه سازي توليد آنتروپي به دست آمده و ارايه گرديده است. نتايج نشان مي دهند كه اگر نسبت طول به قطر هيدروليكي (L/D h) از يك مقدار بحراني بيشتر شود، افزودن نانوذرات به سيال پايه سودمند نخواهد بود. در هر كسر حجمي معين نانوذرات، يك نسبت طولي (L/D h) وجود دارد كه در آن توليد آنتروپي كمينه مي گردد.

In this paper, second law analysis for calculations of the entropy generation due to the flow and heat transfer of water-Al2O3 and ethylene glycol-Al 2O 3 nanofluids inside annuli is presented. The physical properties of the nanofluids are calculated using empirical correlations. Constant heat fluxes at inner surface of the annuli are considered and fully developed condition for fluid flow and heat transfer is assumed. The control volume approach is selected for calculation of the entropy generation. Total entropy generation for different values of the nanoparticles volume fractions at different geometrical ratios is obtained and compared with those of the base fluid. Also, the geometrical ratios at which the minimum entropy generation is achieved are presented. The results show that when the ratio of the annuli length to its hydraulic diameter (L/D h ) exceeds some critical values, adding of the nanoparticles is not efficient. For each value of the nanoparticles concentration, there is a length ratio (L/D h) at which the entropy generation is minimized.