بررسي عملكرد حرارتي و هيدروديناميكي جريان جت برخوردي نانوسيال آب- Al2O3 در چاه حرارتي صفحه - پيني

Investigation of heat transfer and hydrodynamic performance of Al2O3/water nanofluid impinging jet flow in plate pin-fin heat sink

در اين پژوهش، عملكرد هيدروديناميكي و مشخصات انتقال‌حرارت نانو‌سيال آلومينا در چاه‌حرارتي مينياتوري صفحه-‌ پيني بصورت عددي و آزمايشگاهي مورد بررسي قرار‌گرفت. چاه حرارتي از جنس آلومينيوم با دستگاه CNC ساخته و در محفظه‌ي پلكسي‌گلاس تعبيه شد. شار حرارتي ثابت kW/m2 125 به كف چاه حرارتي وارد گرديد. محدوده عدد رينولدز بين 9/156 و 25/589 مي‌باشد. چاه حرارتي به صورت سه بعدي مدل شد و با حل انتقال‌حرارت مماسي در آن خواص هيدروديناميكي و انتقال‌حرارت مورد بررسي قرار‌گرفت. نتايج حاكي از آن است كه افزايش غلظت حجمي نانوسيال آلومينا از 5/0 تا 2 درصد و افزايش عدد رينولدز باعث افزايش ضريب انتقال‌حرارت جابجايي، كاهش مقاومت حرارتي، يكنواختي ‌دمايي كف چاه‌حرارتي، افزايش عدد ناسلت و افزايش توان پمپاژ نانوسيال نسبت به سيال پايه مي‌شود.

In this study, hydrodynamic performance and heat transfer properties of Al₂O₃/water nanofluids in plate pin- fin heat sink is investigated both experimentally and numerically. The Aluminum heat sink was made by CNC machine and placed in a plexiglass container. The heat flux of 125 kW/m² was applied to the bottom of the heat sink. The Reynolds number ranged between 156.9 and 589.25. The heat sink was modeled as 3D and by solving conjugate heat transfer equations, hydrodynamic and heat transfer properties was investigated in the heat sink. The results showed that increasing of volume concentration of Al₂O₃/water nanofluids from 0.5 to 2% and Reynolds number causes: increasing of the convective heat transfer coefficient and Nusselt number, thermal resistance reduction, thermal uniformity of the heat sink base plate and increasing of pumping power nanofluids respect to base fluid.