نام پژوهشگر: کیا گل محمدی

تحلیل تجربی انتقال حرارت جریان نانوسیال در لوله موجدار
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی مکانیک 1392
  کیا گل محمدی   محسن ثقفیان

در این پژوهش، انتقال حرارت و افت فشار جریان نانوسیال در لوله موجدار در شرایط دمای دیواره ثابت به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفت. برای تهیه نانوسیال از آب مقطر به عنوان سیال پایه و tio2 به عنوان نانوذره استفاده شده است. این نانوسیالات در غلظت های حجمی 1/0 و 5/0 درصد تهیه شدند. برای رسیدن به اهداف مساله، دستگاه آزمایش طراحی و ساخته شد. هم چنین بخش آزمایش یک لوله مسی به طول 93 سانتی متر، قطر داخلی 71/7 میلی متر و قطر خارجی 52/9 میلی متر می باشد. آزمایشات در ابتدا برای آب مقطر در لوله صاف انجام گرفت. سپس آزمایشات مختلفی برای درصد های حجمی مختلف نانوذره (% 5/0، 1/0= )، انواع مختلف شیار لوله موجدار (عرضی و پیچشی)، نسبت عمق شیار به قطر لوله مختلف در لوله موجدار پیچشی ( 103/0، 0648/0=e/di )، نسبت گام شیار به قطر لوله مختلف در لوله موجدار پیچشی ( 297/1، 917/0=p/di )، ، نسبت عرض شیار به قطر لوله مختلف در لوله موجدار پیچشی( 492/0، 363/0=w/di )، در یک محدوده وسیعی از عدد رینولدز (15000>re>3000) انجام گرفت. نتایج نشان می دهد، انتقال حرارت در لوله موجدار عرضی نسبت به لوله موجدار پیچشی بیشتر است و با افزایش عمق و عرض شیار و کاهش گام شیار لوله موجدار پیچشی، عدد ناسلت افزایش می یابد. هم چنین افزایش عمق و عرض شیار و کاهش گام شیار، باعث تشدید اثر نانوذرات بر انتقال حرارت می شود. ضریب اصطکاک در لوله موجدار عرضی نسبت به لوله موجدار پیچشی بیشتر است و با افزایش عمق و کاهش گام و عرض شیار لوله موجدار پیچشی، ضریب اصطکاک افزایش می یابد. اما افزایش ضریب اصطکاک در لوله های موجدار پیچشی و عرضی با اضافه کردن نانوذرات به سیال پایه، در مقایسه با لوله صاف ناچیز است. در نهایت نتایج نشان می دهد که لوله های موجدار پیچشی با عمق و عرض شیار بیشتر و گام شیار کمتر عملکرد بهتری دارند. هم چنین بیشترین ضریب عملکرد گرمایی تقریبا 44/2 بوده، که در غلظت 5/0 درصد حجمی نانوذره برای لوله موجدار پیچشی با عمق شیار 2/1 میلی متر، گام شیار 7 میلی متر و عرض شیار 8/2 میلی متر در عدد رینولدز حدودا 6000 بدست آمد.