اثر عاملهای هندسی و جریان بر راندمان مبدل حرارتی پوسته و کویل با استفاده از نانوسیال

چکیده مقاله

مبدلهای حرارتی پوسته و لوله از پرکاربردترین دستگاههای حرارتی هستند. مبدلهای حرارتی کویل مارپیچ ویژگیهای انتقال حرارت بهتری نسبت به لوله مستقیم ارائه میدهند. اخیراً نانوسیالها به دلیل خواص ترموفیزیکی بهبودیافته توجه محققان را به خود جلب کردهاند. این مطالعه، تحلیل عددی جامعی بر تأثیر عاملهای هندسی و جریان بر عملکرد حرارتی مبدل حرارتی در حضور نانوسیال ارائه میدهد. مدل محاسباتی سهبعدی با گام کاهشی در جهات افقی و عمودی توسعه یافت و با پیکربندیهای گام ثابت معمولی مقایسه شد. عاملهای حرارتی - هیدرولیکی با استفاده از نرمافزار انسیس - فلوئنت تحلیل شدند. این تحقیق نشان میدهد استفاده از گام مارپیچ کاهشی عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت را حدود ٪20-15 افزایش میدهد، درحالیکه افت فشار مرتبط تنها ٪8-5 افزایش مییابد. علاوه بر این، بهکارگیری نانوسیال آب - تیتانیوم اکسید، راندمان حرارتی کلی را تا ٪12 نسبت به سیال پایه بهبود بخشید. این نتایج تأیید میکنند که ترکیب هندسه مارپیچ بهینهشده با نانوسیالهای مناسب میتواند عملکرد انتقال حرارت مبدلهای حرارتی پوسته و کویل را به طور قابلتوجهی ارتقا دهد و بینشهای ارزشمندی برای طراحی کارآمد انرژی ارائه کند