بررسی عددی تاثیر هندسه بلوک های متخلخل بر افزایش انتقال گرمای جابجایی و افت فشار در جریان نانو سیال درون کانال ها

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد بین المللی جلفا، جلفا، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد بین المللی جلفا، جلفا، ایران

چکیده

هدف اصلی این تحقیق بررسی همزمان انتقال گرما و افت فشار و به دست آوردن خصوصیات بهینه ای از مواد متخلخل و نانوسیال برای رسیدن به نتایج بهتر خنک کاری و ارایه روش عملی و علمی جدید در محیط متخلخل با سیال رایج و نانوسیال می باشد. در این مطالعه، خنک کاری منابع حرارتی درون کانال هایی با دیواره های موازی با استفاده از جریان نانو سیال، شبیه سازی شده و برای افزایش انتقال گرمای جابجایی، مواد متخلخل در بلوک های معین درون کانال جاگذاری و استفاده شده است. برای هندسه های مختلف جهت بلوک های متخلخل، میزان انتقال گرمای جابجایی در مقایسه با افت فشار سنجیده شده و کارایی هندسه های مختلف با توجه به فاکتور؛ انتقال گرما در مقایسه با افت فشار، مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته است. در این مطالعه تاثیر پارمترهای مختلف از جمله عدد رینولدز Re بر روی مشخصه های بی بعد انتقال گرما و افت فشار مانند عدد نوسلت Nu و ضریب افت فشار  و هم چنین بر روی توزیع دما و خطوط جریان مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاکی از افزایش قابل توجه انتقال گرما از منابع گرمایی در موقع استفاده از جریان نانو-سیال به همراه استفاده از بلوک های متخلخل روی منابع حرارتی می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Das, Sarit K., et al. Nanofluids: science and technology. John Wiley & Sons, 2007.‏
[2] Masuda, Hidetoshi, Akira Ebata, and Kazumari Teramae. "Alteration of thermal conductivity and viscosity of liquid by dispersing ultra-fine particles. Dispersion of Al2O3, SiO2 and TiO2 ultra-fine particles, 227-233, 1993.‏
[3] Maghrebi, Mohammad Javad, M. Nazari, and T. Armaghani. Forced convection heat transfer of nanofluids in a porous channel., Transport in porous media 93.3,  401-413, 2012.‏
[4] Khanafer, Khalil, Kambiz Vafai, and Marilyn Lightstone. Buoyancy-driven heat transfer enhancement in a two-dimensional enclosure utilizing nanofluids., International journal of heat and mass transfer 46,.193639-3653,  2003.‏
[5] Vafai, Kambiz, and Sung-Jin Kim., Analysis of surface enhancement by a porous substrate, 700-706, 1990.‏
[6] Tong, T. W., M. C. Sharatchandra, and Z. Gdoura. "Using porous inserts to enhance heat transfer in laminar fully-developed flows." International communications in heat and mass transfer 20.6, 761-770, 1993.‏
[7] Fu, Wu-Shung, Hsin-Chien Huang, and Wei-Yan Liou. "Thermal enhancement in laminar channel flow with a porous block." International Journal of Heat and Mass Transfer 39.10 2165-2175,1996.‏
[8] Kim, Seo Young, Jin Wook Paek, and Byung Ha Kang. "Thermal performance of aluminum-foam heat sinks by forced air cooling." IEEE Transactions on components and packaging technologies 26.1, 262-2672003.‏
[9] Tzeng, Sheng Chung. Convective heat transfer in a rectangular channel filled with sintered bronze beads and periodically spaced heated blocks. Journal of heat transfer 128.5 , 453-464, 2006.‏
[10] Huang, P. C., et al. Enhancement of forced-convection cooling of multiple heated blocks in a channel using porous covers.International Journal of Heat and Mass Transfer 48.3-4 , 647-664, 2005..‏
[11] Zehforoosh, A., and Hossainpour S.. Numerical investigation of pressure drop reduction without surrendering heat transfer enhancement in partially porous channel. International Journal of Thermal Sciences 49.9 , 1649-1662, 2010.‏
[12] Jeng, Tzer-Ming, and Sheng-Chung Tzeng. "Numerical study of confined slot jet impinging on porous metallic foam heat sink." International Journal of Heat and Mass Transfer 48.23-24, 4685-4694, 2005.‏
[13] Saeid, Nawaf H., and Abdulmajeed A. Mohamad. "Jet impingement cooling of a horizontal surface in a confined porous medium: Mixed convection regime." International journal of heat and mass transfer 49.21- 3906-391322 ,2006..‏
[14] Issa, Johnny S., and Alfonso Ortega. Experimental measurements of the flow and heat transfer of a square jet impinging on an array of square pin fins. Journal of electronic packaging 128. 61-701., 2006.‏
[15] Kaviany Maasoud. Principles of heat transfer in porous media. Springer Science & Business Media, 2012.‏