بررسی مقایسه ای انتقال حرارت نانوسیال در کانال حلقوی عمودی با شار حرارتی کسینوسی به روش تجربی و عددی

یکی از روش های بهبود عملکرد انتقال حرارت جابه جایی، افزایش ضریب انتقال حرارت سیال عامل است. یکی از راهکارهای افزایش ضریب انتقال حرارت سیال، اضافه کردن نانوذرات فلزی یا غیرفلزی به سیال پایه است که به آن نانوسیال می گویند. پژوهش در زمینه ی نانوسیال ها در دو دهه اخیر رشد فراوانی کرده است. در مطالعه حاضر، اثر ترکیب همگن نانوذرات Al2O3 و TiO2 با آب دیونیزه شده، بررسی می شود. عملکرد ترموهیدرولیکی نانوسیال داخل کانال عمودی به روش های تجربی و عددی برای حالت آشفته و جریان آرام تحلیل می شود. مدل اغتشاشی استفاده شده در شبیه سازی عددی، مدل k-ε است. میله گرم کن داخل محفظه آزمایش، شار حرارتی کسینوسی یک کیلوواتی تولید می کند. نتایج نشان می دهد که افزایش غلظت نانوذرات، حداکثر دمای میله را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد. استفاده از نانوسیال همگن 1٪ میزان دمای بیشینه را نسبت به آب خالص به میزان 20٪ در رینولدز 950 و 9.5٪ در رینولدز 4200 کاهش می دهد. همچنین ضریب انتقال حرارت با افزودن نانوذرات افزایش می یابد. نتایج به دست آمده از مدل اغتشاشی k-ε و روش تجربی، تفاوت 10٪ تا 13٪ را نشان می دهد. پژوهش انجام شده نشان می دهد، نانوسیال ترکیبی با عملکرد حرارتی مناسب، می تواند یکی از سیالات عامل در سیکل های حرارتی آینده باشد.