بهینه سازی فاصله بافل ها در مبدل حرارتی پوسته و لوله حاوی نانوسیالات با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

هدف از این پژوهش تعیین محدوده فاصله بهینه بافل ها در مبدل حرارتی حاوی نانوسیال میباشد. برای بدست آوردن این فاصله بهینه، از نرم افزار شبیهساز و مدلساز انتقال حرارت و سیالات به نام انسیس فلوئنت نسخه 5/14 کمک گرفته شد. این نقطه بهینه، با طراحی مبدل های حرارتی پوسته و لوله با تعداد متفاوت بافل، توسط نرم افزار گمبیت، و حل آنها در شرایط عملیاتی یکسان، برای غلظت های 0، 1، 5/1، 2 و 5/2 درصد حجمی نانوذرات آلومینا در سیال پایه آب توسط نرم افزار انسیس فلوئنت حاصل و نتایج آن تحلیل شد. برای هندسه مورد نظر، فاصله بهینه بین بافل ها 19/39 میلیمتر بدست آمد. همچنین سه نوع بافل تکی، تکی زاویه دار و دوتکه ای با یکدیگر مقایسه شدند نتایج نشان دادند که بافل های دوتکه ای افت فشار کمتری را نسبت به دو نوع مذکور دارا می باشند. همچنین بافل های تکی زاویه دار علاوه بر افت فشار کمتر نسبت به بافل های تکی، دارای عملکرد حرارتی بهتری نیز می باشند. نتایج حاصل نشان دادند که افزایش غلظت نانوذرات باعث افزایش نرخ انتقال حرارت و کاهش افت فشار می شوند، همچنین مشاهده شد که با افزایش غلظت نانوذرات، افت فشار سمت پوسته، بیشتر کاهش پیدا می کند. در میان غلظت های مورد بررسی بهترین عملکرد حرارتی به درصد حجمی 1% تعلق دارد و غلظت های بالاتر از نظر حرارتی مطلوب نمی باشند. در این پایان نامه به بررسی اثر دبی ورودی نانوسیال بر نرخ انتقال حرارت و افت فشار پرداخته شد. سه دبی ورودی 5/0، 1 و 2 کیلوگرم بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که افزایش دبی باعث بهبود انتقال حرارت می شود اما به شدت روی افت فشار تاثیر گذار می باشد. در انتها نیز به بررسی و مقایسه اثر نانوسیال آب/ اکسید مس با آب/آلومینا پرداخته شده است. استفاده از نانوذرات آلومینا، باعث افزایش 4/0% نرخ انتقال حرارت و افزایش 5/2% افت فشار سمت پوسته نسبت به نانوذرات اکسید مس، شدند.