بررسی عددی تاثیر هندسه شیار و نانو ذرات بر انتقال حرارت جابه جایی اجباری در کانالهای شیاردار با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

از آنجایی که انتقال حرارت جابه جایی اجباری در مبدلهای حرارتی و همچنین در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی نقش به سزایی دارد، و از این رو که بحران انرژی در دهه های اخیر به یکی از دغدغه های جدی صنایع تبدیل شده است ، سعی شده با بکارگِیری روشهای نوین، عملکرد این گونه تجهیزات را بهبود بخشید، که از رایج ترین آنها می توان به ایجاد شیار های مختلف در لوله ها و صفحات مبدل های حرارتی جهت افزایش انتقال حرارت و نهایتا افزایش راندمان و کارایی بهتر این مبدل ها اشاره کرد. یکی دیگراز این روشها افزودن مقداری نانوذره به سیال درون مبدل حرارتی جهت بهبود ضریب کلی انتقال حرارت و در نتیجه افزایش راندمان می باشد. در این پژوهش از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی و با بهره گیری از نرم افزار المان محدود کامسول 4.3a در سه مرحله به صورت مجزا ولی مرتبط با هم مورد صحت و عملکرد نتایج و کارهای تجربی را مورد بحث و بررسی قرار دادیم. در قسمت اول تاثیر سه شکل هندسی مختلف ایجاد شده بر روی لوله (دایره، مستطیل و ذوزنقه) بر طبق کار تجربی bilen و همکاران [41] با سیال پایه هوا و در قسمت دوم تاثیر سه نانوذره مختلف (آلومینیوم اکسید (al2o3)، منیزیم اکسید(mgo) و سیلیسیم دی اکسید(sio2) ) بر طبق کار تجربی meril?inen و همکاران [42] در درصد غلظت های مختلف ( 5/0 تا 4 درصد) در یک لوله صاف مورد ارزیابی قرار می گیرند، و نهایتا در قسمت سوم تاثیر همزمان شیار ذوزنقه ای و نانو ذره منیزیم اکسید که به ترتیب بالاترین انتقال حرارت را در دو قسمت قبل داشتند، براساس نسبت ابعاد و در شرایطی مشابه با قسمت دوم برای بدست آوردن بهترین گام و نسبت اضلاع، مورد مطالعه قرار گرفته است. در دو قسمت اول، همبستگی بین اعداد بدون بعد در جریان درهم برای بدست آوردن نتایج در هر عدد رینولدزی بدست آورده شده است. در مجموع می توان اظهار کرد هر کدام از روشهای نام برده به تنهایی در افزایش انتقال حرارت کمک شایانی دارند و تاثیر همزمان آنها نیز این درصد افزایش را نسبت به هر کدام از حالتهای اولیه بهتر می کند.