Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadreza Salimpour,Ebrahim Shirani
محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما) ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad reza Habibi varnosfaderani
محمدرضا حبیبی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Numerical Investigation of Heat Transfer Enhancement during Nanofluid Flow inside Sinusoidal Tubes
In recent years, many efforts have been devoted to analysis of reological and thermal behaviors of nanofluids. The present research is a numerical study of heat transfer and pressure drop of two nanofluids including water and ethylene glycol-water as base fluid with and nano particles through a axisymmetric sinusoidal walled tube. In this research, numerical investigation has been done for various combinations of base fluid, nanoparticle size and concentration through straight and sinusoidal tube. Simulation has been done using Ansys CFX software in laminar flow. Besides, the thermal boundary condition of constant uniform heat flux on the tube wall was applied. The results show that the increase of Reynolds number and nano particle volume concentration have considerable effects on the heat transfer coefficient enhancement. With similar Reynolds number and volume concentration, the nanofluid with has higher heat transfer coefficient than that of especially at higher nano particle concentrations. Furthermore, the amount of heat transfer enhancement with volume concentration increment in ethylene glycol-water base fluid is more considerable than that of water for two nano particle types especially for .For two types of nano particles, the heat transfer coefficient is decreased with nano particle diameter increase. At constant Reynolds numbers and volume concentrations, the longer wave amplitude can increase heat transfer coefficient, thus the sinusoidal tube can improve the thermal performance of nanofluids. Two passive methods which used in this study lead to higher pressure drops. For all the fluids under consideration in this study, pressure drop escalates with Reynolds number. Addition of nanoparticle to base fluid leads to rise in pressure drop and this effect is more vigorous for higher concentration. Regardless to the nano particle type and its volume concentration, the skin friction coefficient decreases with Reynolds number increase. But at constant Reynolds number, longer wave amplitude results in higher friction coefficient. Both effects of pressure drop and heat transfer of fluid flow have been investigated simultaneously by using performance evaluation criteria.Similar to base fluid, the performance evaluation criteria is reduced with Reynolds number increase. Moreover, at constant Reynolds numbers, the performance evaluation criteria decreases with volume concentration increase. The results show that in high wave amplitude sinusoidal tubes, performance evaluation criteria deteriorate; but, in low amplitudes, sinusoidal tubes have better performances than straight ones. Keywords: Heat transfer, Nanofluid, Sinusoidal tube, Pressure drop, Performance evaluation criteria, Constant heat fluxt
در سال های اخیر مطالعات بر روی رفتار رئولوژیکی و انتقال حرارتی نانوسیالات به شدت رشد کرده و نتایج حاصل، پیشرفت های چشمگیری در این زمینه را حکایت می کند. این پژوهش به بررسی عددی انتقال حرارت و افت فشار جریان نانوسیال با سیال پایه آب و مخلوط آب-اتیلن گلیکول با نانوذرات اکسیدآلومینیوم و اکسیدمس می پردازد. به منظور افزایش هرچه بیشتر انتقال حرارت، در کنار استفاده ازنانوسیال مناسب، می توان از لوله با دیواره سینوسی متقارن محوری نیز بهره جست. در پژوهش حاضر، بررسی عددی برای سیال های پایه و نانوسیال با غلظت hy;های حجمی مختلف و قطرنانوذره متفاوت درون لوله صاف و سینوسی انجام گرفته است. شبیه سازی در نرم افزار Ansys CFX با اعداد رینولدز مختلف در محدوده جریان آرام انجام شده است. شرط مرزی شارحرارتی ثابت و یکنواخت دیواره بر مسئله حاکم است. نتایج نشان می دهد با افزایش عدد رینولدز و غلظت حجمی نانوذرات، ضریب انتقال حرارت جابجایی بهبود قابل توجهی دارد. در عدد رینولدز ثابت، ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال با ذرات اکسیدمس در غلظت حجمی بیش از %2 و هر دو قطر نانوذره بهبود بیشتری نسبت به اکسیدآلومینیوم دارد و با افزایش غلظت حجمی، این افزایش بیشتر نیز می شود. همچنین با افزایش غلظت حجمی ذرات، سیال پایه آب-اتیلن گلیکول نسبت به آب با هر دو نانوذره بویژه اکسیدمس افزایش ضریب انتقال حرارت بیشتری دارد. ضمنا ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال با دو نانوذره اکسیدمس و اکسیدآلومینیوم با افزایش قطرذرات کاهش می یابد. در عدد رینولدز و غلظت حجمی مشخص، با افزایش دامنه موج، انتقال حرارت جابجایی افزایش می یابد. بنابراین، لوله سینوسی عملکرد حرارتی جریان سیال پایه و نانوسیال را بهبود می بخشد. از طرفی باید متذکر شد که هر دو روش غیرفعال مورد استفاده در این تحقیق بر افزایش میزان افت فشار نیز دامن می hy;زنند. برای تمامی سیال ها، با افزایش عدد رینولدز، میزان افت فشار جریان به طور قابل توجهی افزایش مییابد. افزودن نانوذرات به سیال پایه منجر به افزایش افت فشار می شود و این روند افزایشی برای نانوسیال های با غلظتهای حجمی بالاتر ادامه پیدا می کند. البته ضریب اصطکاک سطحی بدون وابستگی به نوع نانوذره و غلظت حجمی نانوسیال از رابطه سیال پایه پیروی می کند و با افزایش رینولدز کاهش می یابد. اما در عدد رینولدز ثابت، با افزایش دامنه لوله سینوسی، ضریب اصطکاک افزایش می یابد. با استفاده از معیار ارزیابی عملکرد به بررسی اثر توام افزایش افت فشار و انتقال حرارت در جریان سیال پرداخته شد. معیار ارزیابی عملکرد نانوسیال در غلظت ثابت، همانند سیال خالص با افزایش عدد رینولدز کاهش می یابد. در عدد رینولدز ثابت نیز با افزایش غلظت حجمی ذرات معیار ارزیابی عملکرد کاهش می یابد. معیار ارزیابی عملکرد در لوله سینوسی با دامنه موج شدید کاهش می یابد ولی در دامنه های کم، لوله سینوسی حتی نسبت به لوله صاف عملکرد بهتری دارد. کلمات کلیدی: انتقال حرارت، نانوسیال، لوله سینوسی، افت فشار، شار حرارتی ثابت، معیار ارزیابی عملکرد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی