run-out-table (rot) is located between last finishing stand and down coiler in a hot strip mill. as the hot steel strip passes from rot, water jets impact on it from top and bottom and strip temperature decreases approximately from 800-950 °c to 500-750°c. the temperature history that strip experience while passing through rot affects significantly the metallurgical and mechanical properties, such as strength, stiffness, weldability, fatigue resistance, flexibility and the flatness of the final product. consequently, the mill engineers and researchers are much interested in attaining desired mechanical and metallurgical properties of the product through controlling the cooling rate and temperature history and even with reducing amount of carbon contents. reducing carbon content, considerably improves the weldability due to reducing hardenability of the steel. in achieving this aim it is vital to develop physical models which are capable of precisely predicting the temperature history and phase transformation kinetic through rot. the heat transfer mechanisms in rot are heat conduction in steel strip, natural and force convection with air, radiation and forced convection boiling heat transfer due to impacting subcooled water jets. it is also coupled with phase transformation phenomenon, because of the heat released during decomposition of austenite into ferrite, pearlite and bainite during strip cooling. in addition to these complexities, other effects such as strip movement, changing of thermo-physical properties with steel phase mixture and temperature, the water stream on the plate and its temperature increment, have been redoubled the difficulties of developing a precise model for prediction of such behaviors. as a result, most of the developed models consider either heat transfer characteristics of impacting water jets and local heat transfer phenomenon or predicting phase transformation kinetics during strip cooling. recently, researchers began to consider the strong interaction between the heat transfer and phase evolution. in this thesis, a numerical model was developed to predict the temperature and phase transformation of strip on a run-out table (rot) in hot strip mill. furthermore this model could predict final phases produced during cooling in the term of nozzles arrangement in rot. with this feature, the mill engineers would be able to arrange nozzle configuration in order to obtain desired steel final phases. alternating direction implicit (adi) method was used to solve the heat conduction equation in both thickness and width direction in the strip. the kinetics of the diffusional transformation of austenite to ferrite had been calculated for the isothermal condition by avrami equation and additivity rule. the specific heat, thermal conductivity and density of steel had been determined in the term of phase fraction and temperature. accuracy of the phase transformation model was examined through comparing the results with the results presented in the literature and the accuracy of the proposed coupled complete model was examined through comparison of coiling temperatures obtained from the model with the actual data ones from hot strip mill in mobarake steel complex. the error of the model for predicting coiling temperature is less than 3% that indicates the capability of the model in predicting temperature and phase transformation in rot.

موضوع افزایش انتقال حرارت توجه زیادی را برای توسعه مبدل های حرارتی فشرده به منظور دستیابی به راندمان بالا، هزینه پایین، وزن سبک و اندازه تا حد امکان کوچک، به خود جلب کرده است. روش های متعددی برای افزایش نرخ انتقال حرارت در مبدل های حرارتی مورد استفاده قرار گرفته که قرار دادن مغشوش کننده های جریان، زبر کردن سطوح و استفاده از نانوسیالات به عنوان روش های موثرتر مطرح شده است. با توجه به بررسی های انجام گرفته، تاکنون ترکیب دو روش افزایش انتقال حرارت یعنی کاربرد همزمان مولدهای گردابه و نانوسیالات به عنوان روش های غیرفعال افزایش انتقال حرارت، به منظور بهبود عملکرد مبدل های حرارتی لوله-پره در منابع گزارش نشده است و تمام موارد موجود مربوط به استفاده از هر کدام از این دو عامل به تنهایی باهدف افزایش عملکرد مبدل های حرارتی می باشد. در این تحقیق به مطالعه و بررسی عددی انتقال حرارت و جریان نانوسیال در مبدل های حرارتی لوله-پره ای همراه با مولدهای گردابه باله مثلثی پرداخته شد. مطالعات متعددی توسط محققین روی انتقال حرارت جابه جایی نانوسیالات با دو رویکرد تک فاز و دو فاز انجام شده است. در کار حاضر، انتقال حرارت جابه جایی نانوسیال با فرض خواص ثابت و تک فاز (همگن) صورت پذیرفت. در فصل اول دو روش افزایش انتقال حرارت یعنی استفاده از مولدهای گردابه و نانوسیالات معرفی شده و در فصل دوم، تاریخچه ای از مطالعات عددی و تجربی در مورد کاربرد مولدهای گردابه و نانوسیالات در انواع مبدل های حرارتی بیان شده است. در فصل بعدی هندسه مورد بررسی معرفی شده و شرایط مرزی و روابط مورد استفاده تشریح شده است. در ادامه، نتایج تحقیق در سه بخش ارائه می-شوند. شروع کار به تعیین نانوسیال بهینه یعنی نانوسیالی که در کنار افزایش انتقال حرارت باعث تحمیل حداقل میزان افت فشار (افت فشار منطقی) به سیستم شود، اختصاص یافت. برای این منظور، اثرات نوع نانوذره (نانوذرات tio2، al2o3 و cuo) و نیز نوع سیال پایه (آب و اتیلن گلیکول) روی انتقال حرارت، افت فشار و ضریب عملکرد حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. در فصل پنجم، به بررسی 11 نوع مختلف از هندسه های مرتبط با لوله و باله پرداخته و اثرات پارامترهایی همچون شکل، ابعاد و چیدمان باله ها و نیز قطر لوله ها روی مشخصه های انتقال حرارت و جریان سیال، بررسی شد. سپس بهینه سازی مولدهای گردابه از لحاظ زاویه حمله، ابعاد و موقعیت جایگیری آن ها در هندسه انتخاب شده در بین یازده نوع معرفی شده در فصل پنجم در دستور کار قرار گرفت. مبتنی بر نتایج این بررسی ها، شرایط بهینه برای هر یک از پارامترهای مرتبط با مولد گردابه تعیین شد. مطالعات انجام شده در این دو قسمت اخیر در عدد رینولدز ثابت 1000 و برای سیال عامل آب انجام شد. در پایان، به بررسی تأثیر استفاده همزمان از دو روش غیرفعال افزایش انتقال حرارت یعنی کاربرد مولدهای گردابه و نانوسیال (روش ترکیبی) در مبدل حرارتی لوله-پره ای بهینه شده در فصل پنجم در محدوده اعداد رینولدز 2200-300 پرداخته شد. تمام مطالعات انجام شده در این تحقیق به صورت سه بعدی، با استفاده از مدل توربولانسی k-ω sst وجود لوله و مولد گردابه باعث ایجاد جریان مغشوش شده است) و توسط نرم افزار فلوئنت انجام شدند. نتایج این تحقیق نشان داد که کاربرد همزمان نانوسیال و مولد گردابه باعث افزایش قابل توجه انتقال حرارت شده و افزایش غلظت نانوسیال نیز تأثیر مثبتی بر انتقال حرارت داشته و باعث بهبود آن می شود. مشاهده شد که ضریب انتقال حرارت جابه جایی در حالت استفاده همزمان از مولد گردابه و نانوسیال آب/tio2 با غلظت های %1 و %6، به ترتیب حداکثر در حدود %70 و %117 نسبت به حالت استفاده از سیال عامل آب و عدم کاربرد مولدهای گردابه، افزایش یافت.