بررسی افزایش نرخ انتقال حرارت سمت پوسته در مبدل حرارتی پوسته و لوله حاوی نانوسیال آب/ آلومینا با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجو

2 عضو هیئت علمی گروه مهندسی شیمی دانشگاه مهندسی فناوری های نوین قوچان

چکیده

در پژوهش حاضر به شبیه‌سازی سه‌بعدی یک مبدل‌حرارتی پوسته و لوله تحت جریان آشفته با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. سیال سمت پوسته ابتدا آب خالص و در مرحله بعد نانوسیال آب/ آلومینا در نظر گرفته شد. سپس عملکرد مبدل حرارتی، در دو حالت با یکدیگر مقایسه گردید. در هر مبدل حدودا 1100000 سلول وجود دارد. برای شبیه‌سازی رفتار حرارتی و رئولوژیکی نانوسیال مذکور از زبان برنامه نویسی C در سربرگ تابع تعریف کاربر استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که استفاده از نانوسیال مطابق انتظار، باعث افزایش نرخ انتقال حرارت به میزان 9% وکاهش سرعت در سمت پوسته، در مقایسه با سیال پایه آب خالص می‌شوند همچنین یک مدل تئوری و دو مدل تجربی برای تخمین ویسکوزیته نانوسیال با یکدیگر مقایسه گردیدند. نتایج نشان دادند در غلظت های پایین نانوذرات، سه مدل بر یکدیگر منطبق هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the shell side heat transfer rate increase in a shell and tube heat exchanger containing 〖Al〗_2 O_3/Water nanofluids using by Computational Fluid Dynamics

چکیده [English]

In the present study a three-dimensional simulation of shell and tube heat exchanger has been studied under turbulent conditions using computational fluid dynamics. Initially the shell side fluid was pure water and in the next step 〖Al〗_2 O_3/Water nanofluids was considered. Then, performance of the heat exchanger, was compared in two states. There are about 1100000 cells at each heat exchanger. To simulate the thermal and rheological behavior of nanofluids, the C programming language was used in a user defined function tab.The results show that the use of nanofluids increases heat transfer rate about 9% and reduces the velocity in the shell side compared with the pure water base fluid. A theoretical model and two experimental models to estimate the viscosity of nanofluids were compared with each other. The results showed that in low concentrations of nanoparticles, the models are compatible with each other.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanofluids
  • Computational fluid dynamics
  • shell and tube heat exchanger