شبيه‌سازي عددي انتقال گرماي جريان آشفته نانو سيال غيرنيوتني در مبدل گرمايي دولوله‌اي مارپيچ

در اين پژوهش رفتار گرمايي و هيدروديناميكي جريان آشفته نانوسيال غيرنيوتني در آرايش جريان مخالفدر يك مبدلگرمايي دولوله‌اي مارپيچ به صورت عددي شبيه‌سازي شده است. از محلول پودركربوكسي متيل سلولز در آب با درصد جرمي 0.1% همراه با نانوذره آلومينيوم‌اكسيد به عنوان سيال عامل استفاده شده است. از نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي فلوئنت جهت حل معادلات استفاده شده كه نتايج اين حل عددي با داده‌هاي تجربي پيشين مطابقت خيلي خوبي داشته است. نقش و تأثير پارامترهاي مهم مانند انحناي مارپيچ، عدد رينولدز و درصد حجمي نانوذرات آلومينيوم‌اكسيد روي انتقال گرما مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد با افزايش نسبت انحنا در اعداد دين ثابت، عدد ناسلت و ضريب اصطكاك افزايش مي‌يابد. نيروي گريز از مركز ناشي از انحناي لوله‌هاي مارپيچ سبب ايجاد جريان ثانويه در مبدل شده به طوري كه ميزان انتقال گرما و افت فشار به ترتيب تا 35% و 30% نسبت به لوله‌هاي مستقيم افزايش پيدا كرده است. نتايج نشان مي‌دهد كه اضافه كردن نانوذرات آلومينيوم‌اكسيد به سيال پايه براي جريان با عدد رينولدز و عدد دين ثابت، باعث افزايش انتقال گرما و افزايش افت فشار جريان در لوله‌هاي مارپيچ مي‌شود. اثر روش‌هاي افزايش انتقال گرما بر شاخص هيدروديناميكي نيز بررسي شد به طوري كه در كويل‌هاي مارپيچ با كاهش نسبت انحنا و افزايش غلظت حجمي نانوذرات مقدار شاخص هيدروديناميكي نيز بيشتر شده است.