آنالیز عددی انتقال حرارت و جریان سیال درون یک لوله حاوی محیط متخلخل و استفاده از نانوسیال

امروزه بحث افزایش راندمان و بهبود مصرف انرژی در صنایع بیش از پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است. به همین دلیل در این پژوهش یه آنالیز عددی انتقال حرارت و جریان سیال درون یک لوله حاوی محیط متخلخل و استفاده از نانوسیال پرداخته شد. استفاده همزمان از ساختار متخلخل و نانوسیال به عنوان سیال از نوآوری های این پژوهش محسوب می شود که باعث افزایش چشم گیر انتقال حرارت در لوله می شود. مدلسازی به صورت دو بعدی و با فرض جریان آرام، به صورت دما ثابت و با حضور نانوسیال آب-نقره جهت بهبود انتقال حرارت انجام شد. هدف اصلی این پژوهش رسیدن به حداقل ضریب اصطکاک و حداکثر عدد ناسلت به طور همزمان به عنوان دو هدف متضاد برای کاهش مقاومت جریان در لوله و افزایش انتقال حرارت در نظر گرفته شد. پروفیل های سرعت؛ فشار و دمای لوله ی دو بعدی در کسر حجمی، ضریب تخلخل و اعداد دارسی متفاوتی به دست آمد. سپس به بررسی عدد ناسلت و ضریب اصطکاک پرداخته شد. نتایج این بررسی نشان داد که با کاهش عدد دارسی، مقدار عدد ناسلت افزایش می یابد. همچنین مقدار ضریب اصطکاک نیز حدودی افزایش داشته است. علت افزایش انتقال حرارت را می توان مربوط به افزایش اندرکنش بین نانوسیال و ماده متخلخل دانست. در واقع اعداد دارسی بزرگ تر دارای میزان بازیابی انرژی کمتری در مقایسه با هدر رفت انرژی هستند. علت دیگر افزایش عدد ناسلت را می توان کاهش دما نیز دانست. علت افزایش ضریب اصطکاک را نیز می توان مربوط به افزایش سرعت، فشار و عدد رینولدز در طول لوله دانست.