شبیه سازی رفتار نانوسیالها در مبدل های حرارتی با کانال های چندوجهی در جریان آرام

امروزه مبدل های حرارتی از جایگاه ویژه ای در صنایع مختلف برخوردارند، بطوریکه تلاش های بیشماری در راستای بالابردن راندمان حرارتی و نیز کوچک نمودن اندازه آنها توسط محققان صورت پذیرفته است. جایگزین نمودن کانال های مدور درون مبدل های پوسته – لوله با کانال های چندوجهی، ازجمله راهکارهایی است که علاوه برکاهش افت فشاردرطول کانال، باعث افزایش نسبت سطح به حجم در مبدل ها و نیزفشردگی و کاهش حجم سیستم می گردد. مشکل این کانال ها نسبت به کانال های مدور، کاهش میزان انتقال حرارت در آنها بدلیل کاهش سطوح تماس سیال با دیواره است. بنابراین برای بهره گیری از مزایای کانال های چندوجهی و نیز جبران انتقال حرارت کم آنها، می توان ازروش بهبود خواص حرارتی سیالات جاری در آنها استفاده نمود. جهت بهبود خواص حرارتی سیال معمول مورداستفاده در مبدل ها، ذرات ریز جامد در مقیاس نانو را که ضریب انتقال حرارت بالاتری دارند، درون آن معلق می کنند و نانوسیالات را ایجاد می کنند. دراین مطالعه انتقال حرارت جابجایی جریان آرام نانوسیال آب/al2o3 و آب/cuo درون کانالهای با سطح مقطع مربعی و مثلثی با شرط مرزی شار حرارتی ثابت در دیواره بصورت عددی با استفاده از نرم افزار فلوئنت بررسی شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده از فلوئنت تاثیرعواملی همچون غلظت حجمی نانوسیال، سایز نانوذرات و عدد رینولدز برروی میزان ضریب انتقال حرارت بررسی گردیده است. نتایج بیانگر افزایش میزان ضریب انتقال حرارت بوسیله افزایش غلظت حجمی نانوسیال و نیز کاهش اندازه نانوذرات معلق است. همچنین افزایش رینولدز نیز باعث بالا رفتن ضریب انتقال حرارت می گردد. درتمام موارد، بالابودن ضریب انتقال حرارت نانوسیال نسبت به آب خالص قابل مشاهده است. همچنین نتایج بدست آمده، بالاتر بودن مقدار ضریب انتقال حرارت رادرکانال مربعی نسبت به مثلثی تایید می کند. بعنوان مثال در رینولدز 700 میزان ناسلت نانوسیال آب/آلومینا باغلظت حجمی 5/0% و اندازه ذرات 40 نانومتر، رشد 84/1% رانسبت به آب خالص نشان میدهد. این میزان رشد با افزایش غلظت به 2% و کاهش اندازه ذرات به 10 نانومترو در رینولدز 2000 به 56% می رسد. همچنین برای همین نانوسیال با غلظت 5/1% برای محدوده رینولدز700 تا 2000، میزان رشد ناسلت در کانال مربعی نسبت به کانال مثلثی به ترتیب برابر با 34/17 و 44/16 و 87/9 و 13/9 درصد است.