بررسی عددی جریان و انتقال حرارت جابجایی مخلوط نانوسیال در محفظه تهویه شده حاوی چشمه حرارتی فین دار

سیالاتی از قبیل آب و اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول به عنوان سیال عامل انتقال حرارت نقش مهمی در بسیاری از کاربردهای صنعتی ایفا می¬کنند. مشکل عمده¬ی این نوع سیالات، رسانش حرارتی کم آن¬ها می¬باشد که منجر به پایین ماندن نرخ انتقال حرارت آن¬ها می¬گردد. یکی از روش¬های جدید برای افزایش رسانش حرارتی این قبیل سیالات افزودن ذرات فلزی در سایز نانو به سیال است. استفاده از نانوذرات فلزی به همراه هدایت حرارتی بالا، هدایت حرارتی موثر این دسته از سیالات را به طور قابل ملاحظه¬ای افزایش می¬دهد. در سال¬های اخیر نانوسیالات توجه زیادی را در زمینه¬ی خنک سازی در کاربردهای صنعتی گوناگون به خود جلب کرده است. انتقال حرارت جابجایی در نانوسیالات را می¬توان با دو روش تک فاز و دو فاز مدل کرد. در تحقیق حاضر انتقال حرارت جابجایی مخلوط (آرام) در محفظه در حال تهویه با حضور مانع داخلی به صورت مدل دو فازی اویلری- اویلری (مخلوط) بررسی شده است. دیواره¬های محفظه آدیاباتیک و سیال ورودی در دمای سرد فرض شده است. پارامترهای مورد بررسی عبارتند از: شدت سیال ورودی (500?re ?100)، اثرات توان تولیدی یا شار حرارتی(عدد گراشف (105?gr?103))، غلظت نانوسیال (0.05???0)و تغییر موقعیت چشمه حرارتی. چشمه¬ی داخلی دارای شار حرارتی ثابت می¬باشد و همچنین بر روی چشمه دو فین تعبیه شده است. در این تحقیق از یک روش عددی حجم محدود استفاده شده است. تاثیر عدد گراشف، کسر حجمی نانوذرات، عدد رینولدز، موقعیت¬های مختلف چشمه و نوع نانوسیال مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج به صورت نمودارهای خط جریان، هم دما و عدد ناسلت ارائه شده¬اند. نتایج این تحقیق نشان می¬دهد که افزایش کسر حجمی نانوذرات سبب افزایش ناسلت جریان شده ولی افزایش گراشف بسته به رینولدز جریان موجب افزایش یا کاهش ناسلت جریان می¬شود. به عنوان مثال در رینولدز ??? و در گراشف ??3در حالت آب خالص ناسلت متوسط برابر ??/?? و در غلظت ??/? به عدد ??/??رسیده است. (??/?%افزایش). در رینولدز ??? و در گراشف ???در حالت آب خالص ناسلت برابر 3?/?? ودر حالت غلظت ??/? برابر 3?/?? می-باشد (??/?%افزایش). فین¬ها به دلیل اینکه سبب افزایش سطح انتقال¬حرارت ¬می¬شوند، خود عامل¬¬ مناسبی برای¬¬ بهبود در انتقال ¬حرارت¬ می¬باشند. در اینجا¬ با توجه به بررسی ¬ناسلت متوسط چشمه در مرکز حفره، با ¬افزودن فین¬ها در دو طرف چشمه، سبب بهبود¬ در انتقال حرارت نسبت به ¬حالت بدو¬ن¬ فین¬ شده ¬است. به عنوان مثال ¬در رینولدز ??? و در گراشف ?0? برای آب خالص ناسلت متوسط¬ درحالت بدون فین برابر با ?/1? و در حالت با فین برابر با ??/1? که ??/1? درصد افزایش¬ ناسلت قابل مشاهده است. موقعیت مناسب چشمه¬ی حرارتی براساس کمترین مقدار دمای بیشینه¬ی محفظه، گوشه¬ی سمت راست و بالای محفظه می¬باشد. با مقایسه¬ی بین نانوسیالات به کار رفته شده، نانوسیال آب – اکسید مس نسبت به نانوسیال آب – آلومینا نتایج بهتری از لحاظ حرارتی به همراه داشت. با توجه به بررسی ¬های انجام شده پیرامون مدل تک فاز و دو فاز، نتایج بیان گر نزدیکی جواب¬های این دو روش بوده و این اختلافی که در نتایج تک فاز و دو فاز مشاهده می-شود ناشی از نوع مدل سازی می¬باشد.