امروزه با کوچک سازی بسیاری از صنایع، نیاز به انتقال حرارت با شدت بالا و زمان کوتاه و بهینه برای خنک کاری اجتناب ناپذیر است لذا به خنک کننده ای جدید و موثر نیاز می باشد که اخیراً نانو سیالات به عنوان یکی از محیط های مناسب انتقال حرارت مطرح است. این سیال از افزودن ذرات جامد در اندازه های نانو، به سیال پایه حاصل می شود و به دلیل بالا بودن هدایت حرارتی ذرات افزوده شده، نانوسیال هدایت حرارتی بیشتری نسبت به سیال پایه دارد. در این تحقیق به بررسی سه بعدی انتقال حرارت ترکیبی آب خالص و نانو سیال آب-اکسید آلومینیوم در جریان آرام داخل یک مبدل حرارتی دو لوله ای پرداخته می شود و از معدود بررسی هایی است که هر دو جریان درون لوله و پوسته و هدایت حرارتی در جداره را همزمان به روش عددی تحلیل می کند. در این بررسی اثرات مربوط به تغییر عدد رینولدز و گراشف هر یک از دو جریان درون لوله و پوسته و همچنین اثرات افزایش کسر حجمی و قطر نانوذرات در رینولدز و گراشف ثابت و همینطور در دبی جرمی و دمای ورودی ثابت بر روی پارامترهای حرارتی و هیدرودینامیکی با استفاده از مدل دو فازی مخلوط بررسی می شود. برای همه حالت ها آرایش جریان همسو و ناهمسو در نظر گرفته شده است. معادلات بکار رفته در این تحقیق بیضوی بوده و با استفاده از روش حجم محدود گسسته می شوند. برای ارتباط بین ترم های سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل استفاده شده در حالی که شبکه مورد استفاده همجا می باشد و همه نتایج با توسعه یک کد محاسباتی فرترن بدست آمده اند. در پایان نتایج مربوط به توزیع سرعت، دما، کانتور های سرعت ثانویه و خطوط جریان و همینطور پارامتر های بی بعد ناسلت، ضریب اصطکاک پوسته ای و راندمان مبدل حرارتی مورد بررسی قرار گرفتند. بدین صورت که با افزایش رینولدز پوسته و گراشف لوله و همینطور کاهش رینولدز لوله و گراشف پوسته راندمان مبدل حرارتی در هر دو آرایش جریان افزایش می یابد و در حالت نانوسیال با افزایش کسر حجمی و قطر نانوذرات در رینولدز و گراشف ثابت به دلیل تغییر شرایط مرزی، راندمان کاهش و در حالت دبی جرمی و دمای ورودی ثابت با افزایش کسر حجمی و کاهش قطر نانوذرات جریان به دلیل تغییر رینولدز و گراشف، راندمان نیز افزایش می یابد.