Skip to main content
SUPERVISOR
محمدعلی اخوان بهابادی (استاد راهنما) محمدرضا سلیم پور (استاد مشاور) احمد صداقت (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Alaian
محسن علائیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Experimental Study on Heat Transfer for Nano Fluids Flowing in U Type Wavy Tubes
In general, the enhancement techniques are divided into two groups: active and passive techniques. The active techniques require external forces, e.g. electric field, acoustic, surface vibration. The passive techniques require special surface geometries or fluid additives. Both techniques have been used for improving heat transfer in heat exchangers In this work, an experimental study is carried out to investigate the effect of adding multi wall nanotubes to the Heat-Transfer oil (HT-B oil) on flow heat transfer and pressure drop characteristics. Measurements of heat transfer for nanofuil flowing in u-type wavy configuration on constant wall temperature boundary condition are presented. The inner diameters of the test copper tube (d) are 15.1mm with dimensionless spacer length (L/d)=4.375 between sequence u-bends, whereas The effect of nanoparticles concentratio and the dimensionless curvature radius (2R/d) and number of sequence u-bends on the heat transfer was investigated in the range of the laminar regime, Reynolds number from about 100 to 2000 and for the dimensionless pipe curvature radiuses (2R/d)=2.375, 4.0625, 7.1875 and 9.25 in (n)=8 and for number of sequence u-bends (n)=4, 8 and 12 in (2R/d)=2.375. The test results indicated enhancement of heat transfer with increasing of nanoparticles concentrations and decreasing dimensionless curvature radius and increasing number of sequence u-bends. The experiments are done for pure HT-B oil and nanofluid flow inside U-type wavy tubes. To reach constant water temperature, entire test section is surrounded by saturated vapor. Heat-Transfer oil (HT-B oil) and MWCNT-HT-B Oil nanofluids with weight concentrations of 0.1, 0.2 and 0.4% are considered as the working fluids. The Rheological characteristics of nanofluids including density, thermal conductivity, viscosity and specific heat are measured experimentally. Based on these measurements, some correlations are proposed to predict the rheological properties of nanofluids with different weight concentrations. The results of the experimental measurements showed that adding nanoparticles to the base fluid would lead to an increase in density, thermal conductivity and viscosity of the nanofluid and will decrease specific heat of the base liquid. The results obtained for convective heat transfer of flow inside U-type wavy tubes indicated that by decreasing dimensionless curvature ratio (2R/d), the convective heat transfer coefficient is increased. For 0.4% weight concentration and dimensionless curvature ratio at 2.375 this enhancement observed 42%. The applied range of Reynolds number, results indicated that for U-type wavy tube the addition of nanoparticles to the base fluid augmented heat transfer remarkably. This augmentation relate to pure oil was about 51% at maximum. Also, the increasing at number of U-bend leads to enhancement of heat transfer coefficient. In addition, flow pressure drop results showed that for U-type wavy tube, by adding nanotubes to the HT-B oil, the flow pressure drop increases. This was for 0.4% weight concentration in (2R/d=) 2.375 about 180% at Re=136. With Having the experimental data for heat transfer and pressure drop of flow, two correlations are derived for predicting the Nusselt number and pressure drop ratio of nanofluid flow for U-type wavy tube. Keywords : convective heat transfer, nanofluid, U-type wavy tube, U-bend, enhancement.
در این پایان نامه، افزایش انتقال حرارت و افت فشار در اثر افزودن نانولوله کربنی چند دیواره به روغن انتقال حرارت ، به صورت تجربی در شرایط دما ثابت مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها برای جریان روغن انتقال حرارت و نانوسیالات مختلف درون انوع لوله U شکل موجی با چهار نسبت شعاع انحناء بی بعد (2R/d=2.375,4.062,7.187,9.25)، انجام گرفت. برای رسیدن به شرایط دما ثابت تمام لوله U شکل موجی در فضای بالای تانک که حاوی بخار اشباع می باشد قرار گرفتند. روغن انتقال حرارت HT-B به همراه سه نانوسیال روغن انتقال حرارت-MWCNT با غلظتهای جرمی 1/0، 2/0 و 4/0 درصد به عنوان سیالات کاری در نظر گرفته شدند. خصوصیات ترموفیزیکی این سیالات شامل چگالی، ضریب هدایت حرارتی، ویسکوزیته و گرمای ویژه به صورت آزمایشگاهی اندازهگیری شد و بر اساس این داده‌ها روابطی برای محاسبه خصوصیات نانوسیال ارائه گردید. نتایج آزمایشها نشان داد که افزودن نانوذرات باعث افزایش ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته روغن پایه شده و گرمای ویژه آن را کاهش می‌دهد. در بخش انتقال حرارت جابجایی مشاهده شد که برای لوله‌ U شکل موجی ، با کاهش نسبت شعاع بی بعد، ضریب انتقال حرارت افزایش مییابد چنانکه در غلظت جرمی 4/0% بیشترین افزایش را به میزان 42% برای نسبت شعاع انحنای بی بعد375/2 مشاهده کردیم. همچنین مشاهده شد که افزودن مقدار کمی نانولوله کربنی به روغن انتقال حرارت به طور قابل توجهی ضریب انتقال حرارت را می افزاید در نسبت شعاع انحنای بی بعد 375/2، بیشترین درصد افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی برای نانوسیال 4/0 درصد جرمی نسبت به سیال پایه 51% می باشد. اثر تعداد خم های U شکل نیز مورد آزمایش قرار گرفت و اثر افزایشی آن بر انتقال حرارت بطور متوسط 41% در محدوده رینولدز اندازه گیری شده مشاهده شد. در بخش افت فشار نیز مشاهده شد که برای لولهU شکل موجی، با افزودن نانوذرات به سیال پایه، میزان افت فشار جریان افزایش پیدا میکند به طوری که بیشترین درصد افزایش افت فشار مربوط به غلظت جرمی 4/0% و در نسبت شعاع انحنای بی بعد 375/2چیزی حدود 180% مشاهده شد. این پدیده همچنین با کاهش نسبت شعاع انحنای بی بعد و افزایش تعداد خم های U شکل مشاهده شد. کلید واژه : انتقال حرارت، افت فشار، نانوسیال، دما ثابت، لوله U شکل موجی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی