شبيه‌سازي جريان تك فازي و دوفازي نانوسيال آب-اكسيد تيتانيم در مبدل حرارتي دو لوله‌اي جريان مخالف و بررسي عملكرد انتقال حرارت و افت فشار در آن

simulation of Single-phase and two-phase flow of water-titanium oxide nanofluids in a double-tube counter flow heat exchanger and Investigation of heat transfer and pressure drop

در اين مطالعه، شبيه‌سازي نانوسيال آب-اكسيد تيتانيم در يك مبادله كن گرمايي دو لوله‌اي جريان مخالف با شار گرمايي ثابت توسط نرم‌افزار fluent انجام‌شده است. هدف اين مطالعه مقايسه شبيه‌سازي تك فازي و دوفازي مدل مخلوط با نتايج تجربي براي به دست آوردن بهترين مدل شبيه‌سازي است. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه مقدار عدد ناسلت و ضريب جابجايي به ازاي كسر حجمي 0/2% در عدد رينولدز بالاتر از 8000، مدل تك فازي نسبت به مدل دوفازي مخلوط به نتايج تجربي نزديك‌تر است ولي در رينولدزهاي پايين‌تر از 8000 مدل دوفازي مخلوط مطابقت بهتري با نتايج تجربي دارند. مقايسه مقدار افت فشارها نشان مي دهد هرچقدر سرعت نانوسيال افزايش ‌يابد اختلاف بين شبيه‌سازي و نتايج تجربي بيشتر مي‌شود. نتايج بررسي‌ها نشان مي‌دهد بيشترين مقدار افزايش عدد ناسلت و ضريب جابجايي در اعداد رينولدز بالاتر است و نشان‌دهنده اين است كه در رينولدزهاي بالا افزايش كسر حجمي تأثير بيشتري دارد كه يكي از دلايل آن مي‌تواند همگن‌تر بودن نانوسيال در رينولدزهاي بالاتر به دليل اغتشاش بيشتر باشد. به‌طوركلي مي‌توان گفت كه نتايج شبيه‌سازي مطابقت خوبي با نتايج تجربي دارد.

In this study, the simulation of water-titanium oxide nanofluid has been done in a double-tube counter flow heat exchanger with constant heat flux by Fluent software. The main purpose of this study is to compare single-phase and two-phase mixed model with experimental results to obtain the best simulation model. The results show that The Nusselt number and Heat transfer coefficient for a 0.2% volume fraction for Reynolds number more than 8000, the single-phase model is closer to the experimental results than the two-phase model, but for Reynolds lower than 8,000, two-phase mixed models are in good agreement with experimental results. The comparison of the dropping pressure shows that the faster the speed of Nanofluid is increased, the greater is the difference between the simulation and the experimental results. The results show that the highest increase in Nusselt number and Heat transfer coefficient is seen in higher Reynolds numbers, which indicates that in the high Reynolds numbers, the increase in volume fraction is more effective; one of the reasons is that homogeneity of Nanofluid in higher Reynolds is due to more turbulence. In general, it can be said that the results of the simulation are in good agreement with experimental results.