بررسی اثرات قطر و کسر حجمی نانوذرات بر جریان و انتقال حرارت نانوسیال اکسید آلومینیوم / آب در یک مبدل حرارتی با نوار های زاویه دار

در این پژوهش، اثر قطر و کسر حجمی نانوسیال بر ویژگی های جریان و انتقال حرارت با استفاده از نوار های زاویه دار در یک مبدل حرارتی با مقطع دایره ای، به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی با استفاده از روش حجم محدود حل شده است. دیواره لوله با شرایط مرزی شار حرارتی یکنواخت حرارت داده می شود. در این مطالعه، از چیدمان رو به جلو جهت قراردادن نوار زاویه دار به صورت 4 پره و عدد رینولدز 10000 استفاده شده است. اثرات زوایه شیب 10 درجه و گام نوار زاویه دار 50 میلی متر برای نانو ذره اکسید آلومینیوم با کسر های حجمی مختلف از 1 تا 4 درصد و قطر های مختلف نانوذره از 20 تا 50 نانومتر که در یک سیال پایه (آب) مخلوط شده اند، استفاده شده است. مقابسه نتایج تحلیل عددی با روابط موجود، همگرایی خوبی را نشان می دهد. نتایج حل عددی نشان می دهد، عدد ناسلت و معیار ارزیابی عملکرد با کاهش اندازه نانوذرات از 30 تا 20 نانومتر به ترتیب در حدود 8 % و 16 % افزایش می یابند. ضمن اینکه با کاهش قطر های نانوذرات بر ضریب اصطکاک تاثیر چندانی نمی گذارد. میزان افزایش عدد ناسلت و معیار ارزیابی عملکرد با افزایش کسر حجمی نانوذرات به ترتیب در حدود 18% و 15 % بوده است. افزایش کسر حجمی نانوذرات تغییر ناچیزی بر ضریب اصطکاک داشته است. آب کمترین عدد ناسلت را دارد. همچنین نانوسیال نسبت به سیال پایه ، دمای دیواره لوله را بیشتر کاهش داده است که این خود بیانگر مزیت استفاده از نانوسیالات در بهبود افزایش عملکرد حرارتی سیستم است.