18843

۱۸۸۴۳

به‌كارگيري هم‌زمان نانو سيال و محيط متخلخل براي افزايش انتقال حرارت مبادله‌كن دولوله‌اي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفند ۱۳۹۶

دكتر مجيد سياوشي

مكانيك

در اين پايان نامه، به شبيه سازي و بررسي عددي ويژگي‌هاي جريان و انتقال حرارت در يك مبدل دولوله‌اي جريان همسو كه سيال آن آب به همراه نانو سيال Al2O3 و در اعداد دارسي و رينولدز مختلف و با هندسه‌هاي متفاوت پرداخته شده است. به منظور يافتن بهينه ترين حالت از لحاظ افزايش انتقال حرارت در مبدل دولوله اي شش حالت مختلف از آرايش محيط متخلخل درون مبدل بررسي و اعداد ناسلت ميانگين و افت فشار براي هر حالت محاسبه و با اعداد بدست آمده از حالت بدون محيط متخلخل مقايسه شده است. عدد رينولدز در محدوده كمتر از عدد 2000 انتخاب شده است كه جريان در اين محدوده در داخل لوله از نوع آرام ميباشد. فوم فلزي به عنوان محيط متخلخل هم در لوله داخلي و هم در لوله خارجي با شرايط هندسي مختلف اضافه شده است. براي مقايسه حالت هاي مختلف با يكديگر عدد عملكرد تعريف گرديده است كه رابطه مستقيم با عدد ناسلت ميانگين و رابطه عكس با افت فشار در مبدل دارد. براي حل عددي اين مسئله از حالت دوفازي ( به انگيليسي: Two-phase mixture ) استفاده شده است كه بعد از مقايسه حالتهاي مختلف با يكديگر بهترين عملكرد مربوط به حالت هندسه نصف پرشده از محيط متخلخل در لوله داخلي با عدد رينولدز 500 و عدد دارسي 1-10 با PN = 8 بدست آمده است.

1397/02/22

5/12/2018 12:00:00 AM

Simultaneous application of nanoparticles and porous media to enhance heat transfer inside a two-way heat exchanger is investigated numerically. Two-phase mixture model along with Darcye-Brinkmane-Forchheimer relation has been implemented for nanofluid flow simulation in porous media. Different configurations consisting of various porous layer thicknesses, porous layer positions (at inner/outer wall of the annulus) and its permeabilities are analyzed as a function of nanoparticle concentrations. A new PN (performance number) defined as the ratio of enhanced heat transfer to pressure loss e is introduced to better judge the first law's performance of configurations. Results showed that the configuration's parameters, nanoparticles concentration and Reynolds number have considerable effects on the performance numbers. For configurations with high permeabilities (Da=0.1), PN has an increasing trend with porous layer thickness; while for configurations with low permeabilities (Da=0.0001), PN has a decreasing trend with porous layer thickness; and for configurations with a moderate permeability (Da=0.1), an optimum thickness corresponds to PN. The study of the second law also reveals that an optimum porous media thickness exists for each nanofluid flowing in a porous medium at a specific Reynolds.