بررسی تجربی انتقال حرارت و افت فشار جريان نانوسيال در لوله افقی با نوار پیچه در شرایط دمای دیواره ثابت (1392)

چکیده

این پژوهش به بررسی تجربی انتقال حرارت و افت فشار جریان نانوسیال اکسید تیتانیوم می­پردازد. در دو دهه اخیر مطالعات بر روی رفتار رئولوژیکی و انتقال حرارتی نانوسیالات به شدت رشد کرده و نتایج حاصل، پیشرفت­های چشمگیری در این زمینه را حکایت می­کند. به منظور افزایش هرچه بیشتر انتقال حرارت، در کنار استفاده از سیال مناسب، می­توان از تجهیزات درون­لوله­ای نظیر سیم­پیچ، نوار پیچه و نوار حلزونی نیز بهره جست. طی کار حاضر آزمایش­ها برای آب و نانوسیال با غلظت­های مختلف درون لوله صاف و با کارگذاری نوار پیچه انجام گرفت. شرط مرزی دمای ثابت دیواره بر مسئله حاکم بود. بخش آزمایش به طول m 935/0، از یک لوله مسی به قطر داخلی mm8 که نوار­ها درون آن قرار می­گرفتند تشکیل شده بود. گام پیچش نوار­های مورد استفاده در محدوده   بوده و غلظت حجمی نانوسیالات مورد استفاده در این پژوهش  بود. محدوده عدد رینولدز جریان طی این پژوهش 3000 تا 22000 است، که دربرگیرنده رژیم­های جریان گذار و مغشوش است، اما به نوعی با وجود نوار پیچه می­توان اظهار کرد که اغتشاشات حاصل در جریان، رژیم مغشوش را بر شکل جریان دیکته می­کند. نتایج حاکی از بهبود انتقال حرارت با بکارگیری نانوسیالات بوده، به گونه­ای که با تغلیظ نانوسیال این روند همچنان ادامه می­یافت. همچنین بکارگیری همزمان نانوسیال و نوار پیچه تاثیر بسیار چشمگیری بر افزایش انتقال حرارت گذاشته، به طوری که بیشترین انتقال حرارت برای نانوسیال %5/0 حجمی و نوار پیچه با گام 5 ثبت شد. از طرفی باید متذکر شد که هر دو روش غیرفعال مورد استفاده در این تحقیق بر افزایش میزان افت فشار نیز دامن می­­زنند. بدین ترتیب با بررسی پارامتر ضریب عملکرد میزان چربش انتقال حرارت به افت فشار نیز بررسی شد. بررسی مزبور نشان­دهنده مزیت بالای استفاده همزمان از نوار پیچه و نانوسیال بود. در پایان به منظور تکمیل هرچه بیشتر بانک اطلاعات حاصل از پژوهش­ها در این زمینه و سهل­الوصول نمودن کاربرد نتایج پژوهش حاضر، به ارائه روابطی برای محاسبه عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در محدوده آزمایش­ها پرداختیم.

کلید واژه: انتقال حرارت، نانوسیال، افت فشار، نوار پیچه، دما ثابت