مطالعه عددی انتقال گرمای همرفت اجباری و افت فشار نانو سیال هیبرید آلومینیوم نیترید و آلومینیوم اکسید با سیال پایه آب در داخل لوله با مقاطع هندسی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه طراحی فرآیند، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 دانشیار، گروه طراحی فرایند، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

در این  تحقیق به صورت عددی انتقال گرمای همرفت اجباری و ضریب اصطکاک نانو سیال هیبرید آلومینیوم نیترید و آلومینیوم اکسید درون لوله­های با مقاطع هندسی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر پارامترهای مختلفی همچون شکل مقطع عرضی لوله، عدد رینولدز (17000>Re>5000) و هم چنین درصد حجمی نانو ذرات بر روی انتقال گرمای همرفت به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه مقاطع شامل دایره، مثلث، مربع، شش ضلعی، بیضی گون تخت می­باشد. نتایج نشان می­دهد که عدد ناسلت با افزایش عدد رینولدز در تمامی لوله­ها با مقاطع هندسی مورد تحلیل این مقاله و در تمامی بازه درصد حجمی نانو ذرات هیبرید آلومینیوم نیترید و آلومینیوم افزایش پیدا می­کند. عدد ناسلت مربوط به لوله بیضی گون تخت در تمامی بازه عدد رینولدز در حالتی که درصد حجمی نانو سیال 1% می­باشد، بالاترین مقدار را دارا می­باشد. هنگامی که درصد حجمی نانوذرات 1% می­باشد با افزایش عدد رینولدز در تمامی مقاطع ضریب اصطکاک کاهش پیدا می­کند و بالاترین مقدار ضریب اصطکاک در لوله با مقطع شش ضلعی می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Hussein AM, Sharma KV, Bakar RA, Kadirgama K. The effect of cross sectional area of tube on friction factor and heat transfer nanofluid turbulent flow. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2013 Oct 1;47:49-55.
  • Leong KY, Ong HC. Entropy generation analysis of nanofluids flow in various shapes of cross section ducts. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2014 Oct 1;57:72-8.
  • Salimpour M, Dehshiri-Parizi A. Effect of duct cross sectional shape on the nanofluid flow heat transfer. International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering Vol. 2014:1943-7.
  • Salimpour MR, Dehshiri-Parizi A. Convective heat transfer of nanofluid flow through conduits with different cross-sectional shapes. Journal of Mechanical Science and Technology. 2015 Feb;29(2):707-13.
  • Turgut O, Sarı M. Experimental and numerical study of turbulent flow and heat transfer inside hexagonal duct. Heat and Mass Transfer. 2013 Apr;49(4):543-54.
  • Zeinali Heris S, Kazemi-Beydokhti A, Noie SH, Rezvan S. Numerical study on convective heat transfer of Al2O3/water, CuO/water and Cu/water nanofluids through square cross-section duct in laminar flow. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. 2012 Jan 1;6(1):1-4.
  • Mehrjou B, Heris SZ, Mohamadifard K. Experimental study of CuO/water nanofluid turbulent convective heat transfer in square cross-section duct. Experimental Heat Transfer. 2015 May 4;28(3):282-97.
  • Hussein AM. Thermal performance and thermal properties of hybrid nanofluid laminar flow in a double pipe heat exchanger. Experimental Thermal and Fluid Science. 2017 Nov 1;88:37-45.
  • Cheng J, Qian Z, Wang Q, Fei C, Huang W. Numerical study of heat transfer and flow characteristic of twisted tube with different cross section shapes. Heat and Mass Transfer. 2019 Mar 8;55(3):823-44.
  • Attalla M. Experimental investigation of heat transfer and pressure drop of SiO2/water nanofluid through conduits with altered cross-sectional shapes. Heat and Mass Transfer. 2019 Dec;55(12):3427-42.
  • Huminic G, Huminic A. A numerical approach on hybrid nanofluid behavior in laminar duct flow with various cross sections. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry. 2020 Jun 1;140(5).
  • Selimefendigil F, Öztop HF, Özgul R. Turbulent forced convection of nanofluid in an elliptic cross-sectional pipe. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2019 Dec 1;109:104384.
  • Hoseinzadeh S, Otaghsara ST, Khatir MZ, Heyns PS. Numerical investigation of thermal pulsating alumina/water nanofluid flow over three different cross-sectional channel. International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow. 2020 Jun 16;30(7):3721-35.
  • Teleszewski TJ. Numerical laminar forced convection modelling in a ceramic and concrete solar collector with non-circular duct. InE3S Web of Conferences 2019 (Vol. 116, p. 00091). EDP Sciences.
  • Arora N, Gupta M. An experimental study on heat transfer and pressure drop analysis of Al2O3/water nanofluids in a circular tube. Materials Today: Proceedings. 2022 Jan 1;69:199-204.
  • Khetib Y, Abo-Dief HM, Alanazi AK, Said Z, Memon S, Bhattacharyya S, Sharifpur M. The influence of forced convective heat transfer on hybrid nanofluid flow in a heat exchanger with elliptical corrugated tubes: Numerical analyses and optimization. Applied Sciences. 2022 Mar 9;12(6):2780.
  • Neves F, Soares AA, Rouboa A. Forced convection heat transfer of nanofluids in turbulent flow in a flat tube of an automobile radiator. Energy Reports. 2022 Nov 1;8:1185-95.
  • Alempour SM, Abbasian Arani AA, Najafizadeh MM. Numerical investigation of nanofluid flow characteristics and heat transfer inside a twisted tube with elliptic cross section. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry. 2020 May 1;140(3).
  • Nouri-Borujerdi A, Lavasani AM. Experimental study of forced convection heat transfer from a cam shaped tube in cross flows. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2007 Jul 1;50(13-14):2605-11.
  • Heris SZ, Nassan TH, Noie SH, Sardarabadi H, Sardarabadi M. Laminar convective heat transfer of Al2O3/water nanofluid through square cross-sectional duct. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2013 Dec 1;44:375-82.
  • Kia S, Khanmohammadi S, Jahangiri A. Experimental and numerical investigation on heat transfer and pressure drop of SiO2 and Al2O3 oil-based nanofluid characteristics through the different helical tubes under constant heat fluxes. International journal of thermal sciences. 2023 Mar 1;185:108082.
  • Kaska SA, Khalefa RA, Hussein AM. Hybrid nanofluid to enhance heat transfer under turbulent flow in a flat tube. Case Studies in Thermal Engineering. 2019 Mar 1;13:100398.
  • Hamza NF, Aljabair S. Numerical and experimental investigation of heat transfer enhancement by hybrid nanofluid and twisted tape. Engineering and Technology Journal. 2023;41(1):69-85.
  • ابرازه, شقایق, شیخ الاسلامی کندلوسی, محسن. بررسی عددی عملکرد حرارتی گردآورنده خورشیدی سهموی با بکارگیری نانوسیال و مغشوش کننده. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1401، د. 52، ش. 1، ص 237–
  • فرشاد, سید علی, شیخ الاسلامی, محسن. بررسی عددی افزایش انتقال گرما نانوسیال در گردآورنده خورشیدی صفحه تخت با قراردادن نوار پیچشی چندکاناله در داخل لوله. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1399، د. 50، ش، 4، ص 141-149.
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
دوره 55، شماره 4 - شماره پیاپی 113
در حال تکمیل
بهمن 1404
صفحه 33-41

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار