كاربرد نانو سيال آب - آلومينا گاما در مبدل گرمايي پوسته و لوله در غلظت هاي حجمي گوناگون

Application of Gamma-Alumina/Water Nanofluid in Shell and Tube Heat Exchanger at Different Volume Fractions

در پژوهش حاضر، كاربرد نانو سيال آب- آلومينا گاما تا بيش ­ترين غلظت حجمي %7 در مبدل گرمايي پوسته و لوله در شرايط جريان مغشوش به­صورت عددي مطالعه شده است. در ابتدا، رابطه ­هاي انتقال گرماي ميان نانو سيال به­ عنوان سيال خنك ­كننده (سيال لوله) و آب (سيال پوسته) براي محاسبه ضريب انتقال گرما، ضريب انتقال گرماي كلي و توان پمپ كردن نانو سيال استخراج شده­اند. در ادامه عملكرد مبدل گرمايي با درنظرگرفتن نانوسيال در قسمت لوله در شرايط جريان درهم بررسي شده است. در بيش ­تر مقاله­ هاي علمي به سودمندي كاربرد نانوسيال در مبدل­ هاي گرمايي اشاره شده است اما در اين پژوهش نتيجه­ ها نشان مي­ دهد كه افزايش چشمگيري در نرخ انتقال گرماي نانو سيال در جريان درهم ديده نمي ­شود و بيش­ ترين نرخ انتقال گرما در غلظت حجمي ۰/۰۲۶ و در حدود %۴/۵ نسبت به سيال پايه مي­ باشد. همچنين نرخ انتقال گرما با كاربرد نانوسيال با غلظت حجمي بيش از ۰/۰۲۶ رو به كاهش است.

In the present paper، the application of gamma-alumina/water nanofluid with volumetric concentrations up to7% has been numerically studied in a shell and tube heat exchanger under turbulent flow conditions. At first، the heat transfer relations between nanofluid as coolant (tubeside fluid) and water (shellside fluid) have been obtained to calculate the heat transfer coefficient، overall heat transfer coefficient and pumping power of nanofluid. Subsequently، the heat exchanger performance is evaluated considering nanofluid circulating through the tubes under turbulent flow conditions. Most published scientific research papers have pointed to the usefulness of using nanofluids in the heat exchangers but in this study، the results indicate that no abnormal heat transfer enhancement is occurred in turbulent flow. ϕ=0.026 is the optimum value of particle for maximum heat transfer rate about 4.5% over the base fluid.