آنالیز عددی انتقال حرارت در پدیده جوشش استخری نانو سیالات

جوشش استخری یکی از رایج ترین روش هایی است که با توجه به نرخ بالای انتقال حرارت در اکثر صنایع کاربرد دارد. از این رو پیش بینی نرخ انتقال حرارت جوشش استخری ضروری است. در سال های اخیر پژوهش های زیادی در زمینه شبیه سازی و بررسی پدیده جوشش در حال انجام می باشد. در این پروژه جوشش استخری نانوسیال به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و متغییرهای مهمی چون نرخ انتقال حرارت، شار حرارتی بحرانی، ضریب انتقال حرارت جوشش، منحنی جوشش نانوسیال و فشار عملیاتی بر رو ی جوشش استخری بررسی شده است. شبیه سازی با نرم افزار فلوئنت (fluent) 14 صورت گرفته و هندسه مورد نظر با نرم افزار انسیس دیزاین مدلر (ansys design modeler) ترسیم شد. در ابتدا شبیه سازی با آب و نانوسیال آلومینیوم اکسید در غلظت های 2 و0/8درصد وزنی انجام شده و نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی موجود، مقایسه شده است. سپس برای نانوسیال تیتانیوم اکسید در غلظت های 2 و 8/0 درصد وزنی شبیه سازی با هندسه قبلی تکرار شد تا اثر نوع نانوذرات بر منحنی جوشش و ضریب انتقال حرارت جوشش بررسی شود. نتایج این شبیه سازی نشان داد که افزودن نانوذرات آلومینیوم اکسید سبب افزایش شار حرارتی و ضریب انتقال حرارت می گردد. با افزایش غلظت نانو سیال آلومینیوم اکسید از 0/8درصد وزنی به 2 درصد وزنی، میزان ضریب جابجایی انتقال حرارت به طور متوسط 10 درصد افزایش می یابد. شبیه سازی در فشار های 84/55 ،101/3 و 120/8کیلو پاسکال برای نانوسیال آلومینیوم اکسید 2 درصد وزنی انجام شد و نتایج شبیه سازی نشان داد که افزایش فشار باعث کاهش دمای مازاد در یک شار حرارتی ثابت می شود و به ازای دمای سطح پایین تر مقدار گرمای بیشتری منتقل می شود. به منظور بررسی شار حرارتی بحرانی، شبیه سازی با نانوسیال آلومینیوم اکسید انجام شد و مشاهده گردید که با افزایش غلظت نانو ذرات مقدار شار حرارت بحرانی افزایش می یابد. در صورتی که از نانوسیال آلومینا با غظت 2 درصد وزنی استفاده شود، شار حرارت بحرانی 11/3 درصد نسبت به آب خالص افزایش می یابد.