بررسی تاثیر استفاده همزمان از لوله موج دار و سیم پیچ و نانوذرات در مبدل حرارتی بر انتقال حرارت

با توجه به محدودیت منابع انرژی در جهان و همچنین افزایش هزینه استفاده از انرژی ، تحقیق در این زمینه مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا تلاش های فراوانی جهت ایجاد مبدل های حرارتی فشرده تر، پربازده تر، با وزن و ابعاد کمتر و همچنین ارزان تر صورت گرفته است. در مبدل های حرارتی اصلی که مدنظر همه ی محققین قرار گرفته است، افزایش میزان انتقال حرارت است. در این مقاله به بررسی اثر لوله های موج دار ، سیم فنری و نانوذرات در سیال بر انتقال حرارت پرداخته شده است. در بهترین حالت این هندسه نسبت عملکرد حرارتی که بیانگر نرخ انتقال حرارت به هزینه مصرفی است نسبت به حالت مبنا برابر با 84 / 1 است. در ادامه به بررسی طول موج های مختلف کانال سینوسی پرداخته شده است، هر چه طول موج بیشتر می شود انتقال حرارت افزایش می یابد اما با افزایش شیب از افزایش شیب انتقال حرارت کاسته می شود. شیب بهینه در اینجا شیب 2 می باشد. سپس به بررسی اثر سیم فنری در افزایش یا کاهش انتقال حرارت پرداخته شد. از آنجایی که حضور موج سینوسی خود برهم زننده جریان است، استقرار دادن سیم فنری بلافاصله بر روی دیواره احتمال تله گردابی را افزایش می دهد. بنابراین سیم فنری با فاصله از مرز دیواره انتخاب می شود. نتایج نشان می دهد در اکثر شرایط حضور سیم فنری موثر نیست. علاوه بر این نتایج نشان می دهد با افزایش قطر و ثابت ماندن دایره مبنا عدد ناسلت روند نزولی دارد اما افت فشار زیادی را ایجاد می کند. نتایج به این صورت است که نسبت ?? برابر با 5 / 0 بالاترین اثر مثبت را در افزایش انتقال حرارت دارد. سپس به بررسی اثر نانوذرات با کسر حجمی های متفاوت و انتقال حرارت لوله موج دار پرداخته می شود. با افزایش کسر حجمی انتقال حرارت سیال افزایش می یابد ولی افت فشار آن نیز زیاد می شود. بهترین کسر حجمی ∅=1 است. در نهایت به بررسی اثر همزمان این سه حالت در بهترین حالت پرداخته شده است که نسبت عملکرد حرارتی برابر با 4 / 2 است.

کلیدواژه ها:

مبدل حرارتی ، انتقال حرارت آشفته ، لوله موج دار ، سیم فنری ، نانوذرات