18985

۱۸۹۸۵

بكارگيري نانوسيال و فوم‌هاي فلزي متخلخل چند لايه به منظور بهبود انتقال حرارت در مبدلهاي حرارتي به كار رفته در صنايع نفت و گاز

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

1394

۱۳۹۶/۱۲/۱۵

دكتر مجيد سياوشي

مكانيك

تبادل گرهاي حرارتي كاربرد وسيعي در صنايع مختلف از جمله صنعت نفت و گاز دارند. بهبود انتقال حرارت در حجم كمتر از جمله اهداف طراحي بسياري از تبادل گرهاي حرارتي است. به كارگيري همزمان نانوسيال و فوم‌هاي فلزي به منظور بهبود انتقال حرارت به عنوان موضوع تحقيق مد نظر قرار گرفته است. مطالعات گذشته نشان داده‌اند كه با تغيير خواص فوم‌هاي فلزي در لايه‌هاي مختلف مي‌توان موجبات بهبود هر چه بيشتر انتقال حرارت را فراهم نمود. مدل دوفازي مخلوط به همراه رابطه دارسي-برينكمن- فرچهايمر براي شبيه سازي نانو سيال در محيط متخلخل به كار گرفته شده است. ضمن مطالعه عددي جريان نانوسيال در فوم فلزي متخلخل، اقدام به يافتن آرايش لايه بندي مناسب با استفاده از الگوريتم فرا ابتكاري ازدحام ذرات به منظور بهبود انتقال حرارت تبادل گر حرارتي و همچين افت فشار مناسب شده است. بدين منظور پارامتري تحت عنوان ضريب عملكرد كه نسبت افزايش انتقال حرارت به توان مصرفي در دو حالت پايه(سيال خالص) و حالت بهينه(فقط داراي محيط متخلخل) تعريف شده است افزايش سرعت و ضريب هدايت حرارتي نزديك ديواره دو عامل مؤثر در افزايش انتقال حرارت مي‌باشد. همچنين با افزايش نفوذپذيري، افت فشار كمتري وجود دارد. تأثير افزودن ذرات نانو و عدد رينولدز بر سه متغير عدد ناسلت، افت فشار و ضريب عملكرد به صورت جداگانه براي حالت بهينه قطر دانه بندي متغير-ضريب تخلخل متغير بررسي شده است. واژه‌هاي كليدي: مدل دو فازي مخلوط، محيط متخلخل، بهينه سازي،فوم فلزي گرادياني، ديناميك سيالات محاسباتي.

1397/03/05

5/26/2018 12:00:00 AM

Thermal exchangers are widely used in various industries, including the oil and gas industry. Improved heat transfer in smaller volumes is one of the design goals of many heat exchangers. Simultaneous use of nanofluids and metal foams to improve heat transfer is considered as a research topic. Previous studies have shown that changing the properties of metal foams in different layers can provide improved heat transfer. A mixed two-phase model with a Darcy-Brinkman-Forchheimer relationship is used to simulate nanosilver in a porous medium. In addition to the numerical study of nanofluid flow in porous metall foam, an appropriate layering arrangement was found using a particle swarm algorithm to improve the heat transfer of heat exchangers and the appropriate pressure drop. For this purpose, a parameter is defined as the coefficient of performance, in which the ratio of the increase of heat transfer to power consumption is defined in two basic conditions (pure fluid) and optimal mode (only in the porous medium). Increasing the speed and thermal conductivity near the wall. Two factors affecting the heat transfer is. Also, with increased permeability, there is less pressure loss. The effect of adding nanoparticles and Reynolds number on the three variables of Nusselt number, pressure drop and coefficient of performance are investigated separately for the optimal variation of the diameter of the variable gradient and the porosity coefficient. Keywords: Two-phase mixture model, Porous medium, Optimization, Gradient metal foam, Computational fluid dynamics.