بهبود عملکرد مبدل حرارتی پیچشی کنگره‌دار دوسیاله حاوی نانوسیالات هیبریدی

محورهای موضوعی : انتقال حرارت

مجتبی جمعیتی ¹ , حسین پورمحمدیان ²

1 - استادیار گروه مهندسی مکانیک، واحد نراق، دانشگاه آزاد اسلامی، نراق، ایران
2 - عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک، واحد نراق، دانشگاه آزاد اسلامی، نراق

تاریخ دریافت : 1399/07/02 تاریخ پذیرش : 1399/11/25 تاریخ انتشار : 1399/11/25

کلید واژه: نرم افزار فلوئنت, نانوسیال هیبریدی, مبدل حرارتی پیچشی, کنگره‌های کروی, معیار ارزیابی عملکرد هیدرولیکی حرارتی ((PEC),

چکیده مقاله :

در این پژوهش به صورت عددی و با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی اثر کنگره درون مبدل حرارتی پیچشی دوسیاله حاوی نانوسیال هیبریدی آب-مس-نانولوله کربنی پرداخته می‌شود. هندسه مبدل حرارتی پیچیشی با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر آماده می‌گردد. همچنین به منظور تحلیل سیالاتی از روش حجم محدود و نرم افزار انسیس فلوئنت استفاده می‌شود. جریان نانوسیال هیبریدی در توربولنت بوده و به منظور مدل سازی آن از مدل توربولانسی کا امگا استفاده می‌شود. هندسه مبدل حرارتی پیچشی ساده با مبدل حرارتی پیچشی به همراه کنگره مورد مقایسه قرار گرفته و نتایج خروجی به صورت نمودار‌های عدد ناسلت متوسط، افت فشار و شاخص PEC ارائه می‌گردد. مطالعه برای اعداد رینولدز 6000 تا 24000، کسرحجمی 1 تا 5 درصد و سه ارتفاع مختلف 1، 2 و 3 میلی‌متر از کنگره انجام می‌شود. نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی نشان می‌دهد که استفاده از نانوسیال هیبریدی آب-مس-نانو لوله کربنی نسبت به سیال پایه آب باعث عملکرد حرارتی بیشتری می‌شود.

چکیده انگلیسی:

In this research, the effect of the corrugate inside a two-fluid torsional heat exchanger containing a hybrid water-copper-carbon nanotube nanofluid is investigated numerically using computational fluid dynamics. The geometry of the torsion heat exchanger is prepared using Design Modler software. Also, in order to analyze the fluids, the finite volume method and Ensys Fluent software are used. The hybrid nanofluid stream is in the turbulent and the K Omega turbulence model is used to model it. The geometry of the simple torsional heat exchanger is compared with the torsional heat exchanger with the corrugate and the output results are presented in the form of graphs of mean Nusselt number, pressure drop and PEC index. The study is performed for Reynolds numbers 6000 to 24000, volume fraction of 1 to 5% and three different heights of 1, 2 and 3 mm from the congress. The results obtained from numerical simulation show that the use of water-copper-carbon nanotube hybrid nanofluid causes higher thermal performance than water-based fluid.