17165

17165

بررسي اثر بكارگيري هم زمان محيط متخلخل و نانوسيال بر روي افزايش انتقال حرارت و توليد آنتروپي جريان مغشوش سيال در لوله با مقطع حلقوي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي - ديناميك سيالات

فروردين 1395

دكتر سياوشي

مكانيك

افزايش ميزان انتقال حرارت در مبدل¬هاي حرارتي لوله¬اي و افزايش بازدهي آنها به عنوان يكي از مقوله¬هاي مهم كه كاربرد بسيار گسترده اي هم در صنعت دارد، همواره مورد توجه محققان بوده است. روش¬هاي مختلفي به اين منظور توسط محققان ارائه شده كه از آن جمله مي¬توان به استفاده از محيط متخلخل در سطح مقطع جريان عبوري جهت اختلاط بهتر سيال و افزايش سطح تماس سيال و ديواره¬ها و استفاده از نانوسيال به جاي سيال خالص جهت بهبود مشخصات فيزيكي سيال از جمله ضريب هدايت حرارتي سيال اشاره كرد. البته در هر دو مورد عوامل محدودكننده¬اي از جمله افزايش افت فشارسيال و افزايش آنتروپي توليد شده وجود دارد. مطالعات نظري و تجربي زيادي روي اين دو مقوله به صورت جداگانه انجام شده و هر كدام از اين دو روش به صورت مستقل به اندازه¬ي كافي مورد بررسي قرار گرفته¬اند. استفاده همزمان از محيط متخلخل و نانوسيال و يافتن حالت بهينه¬اي كه در آن انتقال حرارتِ حداكثر با كمترين ميزان افت فشار و توليد آنتروپي اتفاق بيفتد، مساله¬¬ي مورد بررسي در اين پايان¬نامه مي¬باشد. در اين پايان¬نامه جريان آشفته نانوسيال آب-مس درون لوله¬ي حلقوي داراي محيط متخلخل آلومينيومي در ضخامت¬هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. از مدل دارسي-برينكمن-فورچهايمر براي شبيه¬سازي جريان سيال درون محيط متخلخل و از مدل مخلوط دوفازي جهت شبيه¬سازي جريان نانوسيال استفاده شده است. هدف از طرح اين مساله، يافتن حالت بهينه براي پارامترهاي مورد بررسي از جمله ميزان انتقال حرارت از دو منظر قانون اول و دوم ترموديناميك با تحليل ميزان افزايش انتقال حرارت در مقابل ميزان افزايش افت فشار و همچنين بررسي توليد آنتروپي مي¬باشد. نتايج اين تحليل عددي نشان مي¬دهد در جريان آشفته، جهت افزايش انتقال حرارت با استفاده از محيط متخلخل، بهتر است عدد رينولدز جريان، خيلي بالا نباشد. هم¬چنين براي جريان آشفته، استفاده از محيط متخلخل با ضريب تراوايي پايين مناسب¬تر مي¬باشد. در حالتي كه شار حرارتي و محيط متخلخل روي ديواره بيروني باشد، ضريب كارايي نسبت به حالتي كه روي ديواره¬ي داخلي باشد كمتر بوده و در نتيجه استفاده از شرايط مرزي شار ثابت و محيط متخلخل روي ديواره¬ي داخلي توصيه مي¬شود.

1396/01/20

1/1/1900 12:00:00 AM