بررسي انتقال حرارت جابجايي نانوسيال در كانال مربعي با لوله صلب مياني و صفحه نگهدارنده

Study the Convective Heat Transfer of Nanofluids in Square Channel with Rigid Tube in Center and Holder Plate

در اين مقاله اثر افزودن نانو ذرات اكسيد آلومينيوم در غلظت­ هاي 1% تا 5 % به سيال پايه­ ي آب در يك كانال مربعي و لوله­ ي صلب مياني با وجود يك صفحه­ ي نگهدارنده مطالعه شده است. وجود صفحه­ ي نگهدارنده گامي در جهت اجرايي شدن اين هندسه در طراحي مبدل­ها و افزايش ميزان انتقال حرارت با كمترين ميزان حجم مبدل حرارتي است. بررسي جريان در كانال­هايي با سطح مقطع غير مدور مي­تواند بسياري از محدوديت­هاي اجرايي در صنعت مانند حد مجاز افت فشار، را برطرف نمايد. نتايج نشان مي­دهد كه با افزايش درصد حجمي ذرات نانو، كاهش قابل توجهي در دماي بي­ بعد جريان حاصل شده است كه به معناي افزايش ضريب انتقال حرارت جابجايي است. بطوريكه در عدد رينولدز 100 و براي غلظت 5% ذرات نانو، ضريب انتقال حرارت جابجايي نانوسيال در مقايسه با جريان آب خالص، نزديك به 14% افزايش دارد. وجود صفحه­ ي نگهدارنده نيز در مقايسه با حالتي كه صفحه وجود ندارد تفاوت­هايي را در رفتار حرارتي و هيدروديناميكي جريان ايجاد خواهد نمود، كه در كانتور­هاي ارائه شده به وضوح مشخص است.

In this paper, the effect of adding aluminum oxide nanoparticles in concentration range of 1% to 5% to the base fluid (water) in a square-shaped channel and its rigid central tube with a holder plate was studied. Existence of the holder plate is a step to implement this kind of geometry in exchanger design and increase the rate of heat transfer at the lowest volume heat exchangers. Check the flow in the channel with non-circular cross section can be resolve a lot of administrative constraints such as maximum allowable pressure drop in the industry, The results showed significant reduction in dimensionless temperature with increasing the volume fraction of nanoparticles, which was interpreted as increase of the convection heat transfer coefficient. For example, the convection heat transfer coefficient of nanofluids was increased about 14% relative to the pure water in Re=100 and concentration of nanoparticles equivalent to 5%. Existence of holder plate influenced the thermal and hydrodynamic behavior of flow, which were vividly shown in the presented contours.