بررسي و مقايسه اثر نانوسيالات مختلف بر عملكرد گرمايي لوله حرارتي

Investigation and comparison of the effect of different nanofluids on heat pipe thermal performance

لوله حرارتي از وسايل موثر در انتقال حرارت مي باشد كه از راههاي بهبود عملكرد آن، استفاده از نانوسيالات كه از پراكنده سازي ذرات با ابعاد نانو در سيال پايه به دست مي آيد، به عنوان سيال عامل مي باشد. در تحقيق حاضر، به مدلسازي عددي عملكرد گرمايي لوله حرارتي استوانه اي هنگام استفاده از نانوسيالات مختلف پرداخته شده است. سه نوع نانوسيال استفاده شده، حاوي ذرات اكسيد آلومينيوم، اكسيد مس و نقره مي-باشند كه از آب به عنوان سيال پايه استفاده مي كنند. اثر تغيير نوع نانوذرات، كسر حجمي و سايز نانوذرات مورد استفاده بر عملكرد گرمايي و توزيع فشار و سرعت در لوله حرارتي مورد بررسي قرار گرفته و نتايج حاصل از نانوسيالات مختلف با يكديگر، و با نتايج حاصل هنگام استفاده از آب خالص مقايسه شده است. نانوذرات مورد استفاده در سيال پايه باعث بهبود عملكرد گرمايي لوله حرارتي در مقايسه با آب خالص، با كاهش 27/12، 32/12 و 26/13 درصدي مقاومت حرارتي و گراديان دما در طول لوله حرارتي، براي كسر حجمي 3% و به ترتيب براي نانوذرات اكسيد آلومينيوم، اكسيد مس و نقره با قطر 20 نانومتر، خواهند شد. مشاهده شده است كه ذرات با سايز كوچكتر اثر بيشتري بر اختلاف دما در امتداد لوله حرارتي دارند. همچنين مقادير بهينه كسر حجمي و سايز ذرات جهت افزايش عملكرد لوله حرارتي مشاهده شده است.

Heat pipe is an effective device for heat transferring that using nanofluid, which is prepared by dispersion of nanoparticles in a base fluid, is a way to enhance its thermal performance. In this work, thermal performance of a cylindrical heat pipe while using different nanofluids is simulated numerically. Three kinds of the used nanofluids are consist of aluminium oxide, copper oxide and silver nanoparticles in water base fluid. The effects of variation of the nanoparticles, particle volume fractions and the size of nanoparticles on thermal performance, pressure and velocity distribution in heat pipe are investigated and the results are compared with each other and with that of the pure water. The used nanoparticles in base fluid cause the heat pipe thermal performance to increase in comparison with pure water, such as 12.27%, 12.32% and 13.26% reduction in thermal resistance and temperature gradient along the heat pipe for 3% particle volume fraction and particle diameter of 20 nm for aluminium oxide, copper oxide and silver nanoparticles are observed respectively. It is found that the particles with smaller size have more effect on temperature gradient along the heat pipe. Also optimum amount of particle volume fraction and size of particles for heat pipe performance increment are established.