بخشی از مقاله
چکیده
درسالهای اخیر مطالعات بر روی رفتار رئولوژیکی و انتقال حرارت نانوسیال به شدت رشد کرده و نتایج حاصل پیشرفت های چشم گیری در این زمینه را حکایت می کند. لذا به منظور افزایش هر چه بیشتر انتقال حرارت در کنار استفاده از نانوسیال مناسب می توان از کانالهای - صاف ونازل وسینوسی - متقارن محوری بهره جست. در پژوهش حاضر نرخ افزایش انتقال حرارت درکانال های - صاف ,نازل و سینوسی - با نرم افزار - - Ansisبررسی شد.
دراین نوع کانالها در طول کانال - 0<L<150 - سانتی متر و تیغهی عمودی با ارتفاع 0/25و0/75همراه با نانوسیال اکسید آلومینیوم با درصدهای حجمی - 5 - 0استفاده شد.
هدف اصلی از این کار افزایش انتقال حرارت همراه با درصدحجمی مختلف نانوسیال است. همچنین نوع کانال ها نقش مهمی درافزایش انتقال حرارت دارند. صرفه جویی درانرژی نیز یکی از ملاکها ی در نظر گرفته شده است. در این مطالعه با افزایش طول، دما به صورت خطی افزایش می یابد. عدد بی بعد ناسلت که یکی از پارامتر های انتقال حرارت جابجایی است مورد بررسی قرارگرفت.
بیشترین انتقال حرارت درکانال سینوسی پرهدار با نانوسیال % - - / - 0آبخالص - و بعد از آن کانال ساده پرهدار با نانوسیال % - - 5 میباشد که با توجه به مصرف انرژیکانال سینوسی پرهدار بدون نانوسیال بهترین نوع کانال می باشد که نسبت به کانال های بررسی شده دراین پژوهش بالای - - 65 افزایش انتقال حرارترادارد، ودرمقایسه با کانالهایی که در پژوهشهای دیگر صورت پذیرفته است قابل مقایسه است.
مقدمه:
مبدلهای حرارتیٌ وسایلی هستند که جریانی از انرژی حرارتی را بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف برقرار میکنند و وظیفه تبادل حرارت را به عهده دارند. این تجهیزات در صنایع تولید برق، صنایع فرایندی، صنایع شیمیایی و غذایی، تجهیزات الکترونیکی، صنایع تولیدی، تهویه مطبوع، سرمایش و کاربردهای فضایی استفاده میشونددر صنعت حمل و نقل، خنککاری یک موضوع حیاتی است، زیرا که روند پیش رو در افزایش قدرت موتورها و یا خودروهای هیبرید، ناگزیر از بکارگیری رادیاتورهای بزرگتر و در نتیجه سطح پیشانیٍ بیشتر است که باعث افزایش نیروی پسا و مصرف سوخت بالاتر میگردد.
توجه به صرفهجویی در مصرف مواد، فضا، انرژی و اقتصاد جهانی، منجر به گسترش تلاشهایی برای تولید تجهیزات مبدلهای حرارتی پربازدهتر درجهت کاهش هزینهها شدهاست. نتیجه این تلاشها کاهش ابعاد فیزیکی این تجهیزات برای یک ظرفیت حرارتی مشخص میباشد. - - Ansis یک نرمافزار مهندسی به کمک رایانه میباشد که محصول شرکت محدوداست و از دسته ابزارهای تحلیلی است که از روش اجزا برای مدلسازی و تحلیل درآن استفاده میشود نرمافزار - - Ansisمهندسین و طراحان را قادر میسازد تا به راحتی بهینه سازی ساختاری، حرارتی، دینامیکی، تعادل وزنی و عملکردی و همچنین شبیهسازیهای مُد ارتعاشی و ضریب اطمینان و ایمنی را در طرحهایشان به صورت مرحله به مرحله اعمال کنند.
اشرفی زاده وهمکاران درسال1393تحلیل و بهینه سازی جابجایی حرارت در کانال های موج داررا مورد بررسی قرار داده که با انتخاب پارامتر هندسی نازل ودیفیوزر در یک واحد طولی کانال می توان نرخ جابجایی حرارت را افزایش داد.
آلیه رضوانی و بیگلری و ولی پوردرسال1396که بررسی حل عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی درمحفظه مربعی شکل همراه با گوشه های اصلاح شده پر از نانو سیال اب/ اکسید آلومینیوم مورد مطالعه قرار داده است که در اینجا استفاده از نان سیال باعث افزایش نرخ انتقال حرارت وعدد نوسلت شده به طوری که عدد ناسلت 25 و در عدد گراشف 28 افزایش یافته است و پارامترهایی همچنین کسر حجمی نانو ذرات و عدد ناسلت افزایش می یابد.
همت اسفه و رضا کاظمی درسال 1396 این پژوهش به بررسی مطالعات آزمایشگاهی و ارائه مدلی جدید به منظور پیش بینی ویسکوزیته دینامیکی نانو سیال آب / اکسید آلومینیوم می پردازد و در این ازمایش پرکاربرد ترین مدلهای کلاسیک موجود یعنی مدل های انیشتن و وانگ مقایسه وتحلیل شده است و نتایج نشان می دهد که ویسکوزیته دینامیکی اندازه گیری شده در ازمایش با مدل های موجود فاصله دارند پس نتیجه می گیریم که باید روابط جدیدی برای ان بدست اوریم.
هانجین کیم وهمکاران درسال 2016 اثر نانو ذرات بر مقاومت حرارتی یک لوله حرارتی صفحه تخت با استفاده از نانو های الومینیوم مبتنی بر استون که در این حالت بدلیل نوع شکل نانو سیال آلومینیوم می توانیم از نانو سیال آلومینیوم برای مقاومت حرارتی یک سیال تخت استفاده کرد که بهترین حالت ممکن را ایجاد می کند.گروه مهندسین مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد در سال 2016 گروه مهندسین با افزایش عدد رینولدز ودرصد حجمی وکاهش تغییرات فشارمنجر به افزایش کل میانگین عدد ناسلت خواهد شد و همچنین افزایش تغییرات فشار ودرصد حجمی و کاهش رینولدز همگی ذرات نانو را شامل می شوددر کل نشان داده میشودکه حساسیت ناسلت نسبت به پارا متررینولدز ودرصد حجمی وتغییرات فشار بیشتر از حساسیت نسبت غلظت ذرات نانو به این پارا متر ها می باشد.
ینگ ما وهمکاران در سال 2016 تاثیر افزاینده در رفتار فرایند خنک شدن انتقال آلومینیوم به این صورت است که از عمل نتیجه می گیریم که در دمای 3/1سانتی گراد و درصد 1/5و نانوTio2و2درصد گلتین 10 درصد ترکیبی با اب بهترین انتقال حرارت وخنک کننده آلومینیوم را دارد.
راوی اگروال وهمکاران در سال 2017 در این مقاله به بررسی حساسیت هدایت حرارتی آلومینیوم می پردازیم که با این حالت که انتقال حرارت نانو سیال اکسید الومینیوم 32 بوده و انتقال حرارت به ورت مطلوب و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است.
روشهای عددی مورد استفاده :
· روش اجزاء محدود
· روش حجم محدود
· روش تفاضل محدود
· روش های طیفی
روش مورد استفاده در این پژوهش حجم محدود بوده که با استفاده از نرمافزارهای مربوطه توسعه یافته است.
تشریح مسئله:
همانطورکه گفته شد موضوع پژوهش حاضر بررسی عددی جریان نانوسیال داخل کانال های مختلف میباشد. در این بخش ابتدا به توضیح هندسههای مورد نظر پرداخته میشود. سپس معادلات حاکم، خواص نانوذرات، سیال پایه، روابط مورد استفاده و روش حل آورده شده است. که در این پژوهش ابتدا طراحی را انجام داده به همراه جزئیات - فین هاو... - وسپس ان را داخل نرم افزار برده وفرضیات واطلاعات اولیه را وارد کرده وبعد از اینکه خروجی نرم افزار را گرفتیم ان را تحلیل می کنیم ونمودارهای لازم را رسم میکنیم وسپس نتیجه نهایی را بدست می اوریم.
هندسه مسئله:
کانال های مختلف از جمله - صاف-نازل- سینوسی - به شرح زیر می باشند که ابعاد ان در داخل جدول - - 1 آمده است.
شکل:1شکلهای مختلف کانالها
جدول:1 مشخصات کانالها
همانطور که گفته شد طول کانالها به ابعاد - 150×25 - cm است و همچنین ارتفاع تیغه های بکار برده شده به ترتیب نزدیک ورودی و نزدیک خروجی - 0/25 و - 0/75 و قطر وردی کانال - 100 - cm میباشد.
