بررسی میدان جریان نانوسیال و انتقال حرارت توأمان در چاه گرمایی میکروکانالی با میکروکانال های مثلثی و چهارآرایش مختلف

Abstract

در این مقاله میدان جریان و انتقال حرارت نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم در یک چاه‌گرمایی میکروکانالی مستطیلی، شامل هفت میکروکانال با مقطع مثلثی متساوی‌الساقین، به صورت عددی و سه بعدی با لحاظ نمودن هدایت در قسمت‌های جامد بررسی شده‌است. معادلات حاکم با روش حجم محدود بر مبنای المان محدود و با استفاده از الگوریتم کاپلد حل شده‌اند. هدف اصلی بررسی اثر چهار آرایش مختلف بر روی میدان جریان و انتقال حرارت نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم بوده است. استفاده از نانوسیال و افزایش کسر حجمی از صفر تا 4 درصد موجب افزایش عدد ناسلت متوسط بین 72/4% تا 47/5%، کاهش مقاومت حرارتی بین 81/1% تا 34/2% و کاهش نسبت بیشینه اختلاف دمای کف چاه گرمایی به شار حرارتی بین 28/1% تا 56/1% می‌شود. آرایش I نسبت به سه آرایش دیگر بین 69/1% تا 33/18% عدد ناسلت متوسط بیشتر، بین 55/3% تا 29/29% مقاومت حرارتی کمتر و بین 23/5% تا 25/36% نسبت بیشینه اختلاف دمای کف چاه گرمایی به شار حرارتی کمتر دارد. همچنین شاخص‌های عملکرد چاه گرمایی با در نظر گرفتن اثر حرکت براونی بین 1/0% تا 75/0% و با در نظر گرفتن خواص متغیر با دما بین 9/1% تا 9/3% بهبود پیدا می‌نمایند.