بررسي تغييرات هيدروديناميكي-حرارتي يك نانوسيال در يك لوله مجهز به نوار پيچشي

Hydrodynamic-thermal Variations of a Nanofluid in a Tube Equipped with a Twisted Tape

انرژي حرارتي يكي از موارد مهم در اكثر صنايع است؛ زيرا تبديل انرژي سوخت‌هاي فسيلي به انرژي حرارتي، تقريباً در تمام صنايع مرسوم رخ مي‌دهد. ازاين‌رو و با توجه به كمبود منابع فسيلي و آلودگي روزافزون محيط‌زيست انسان، توجه به استفادۀ صحيح از انرژي حرارتي بايد مورد توجه محققان قرار گيرد. در سال‌هاي اخير، توجه به استفاده از فناوري‌هاي جديد در افزايش بازده سيستم‌هاي حرارتي از جمله مبدل‌هاي حرارتي، گسترش يافته است. از جمله اين فناوري‌ها كه مورد توجه مقالۀ حاضر است، استفادۀ همزمان از نانوسيالات و نيز نوارهاي پيچشي جاي‌گرفته درون لولۀ مبدل حرارتي است. در مطالعۀ عددي حاضر براي اولين بار از يك شبيه‌سازي عددي دوفازي اويلري-لاگرانژي در اين هندسه، به‌منظور رفع كاستي‌هاي مطالعات تك‌فاز پيشين استفاده شده است. اثرات متغيرهاي مستقلي چون كسر حجمي نانوذرات و عدد رينولدز و متغيرهاي ساختاري نوار پيچشي همچون لقي و نسبت پيچش بر انتقال حرارت و ضريب اصطكاك بررسي شده‌اند. نتايج نشان داد جز رينولدز، ساير متغيرها اثرات كيفي يكساني بر انتقال حرارت و ضريب اصطكاك دارند.

Thermal energy is one of the most important issues in most industries because the conversion of energy from fossil fuels to thermal energy occurs in almost all conventional industries. Therefore, regarding the lack of fossil resources and the ever-increasing pollution of human environment researchers should take notice of the proper use of thermal energy .In recent years, the focus has been directed towards the use of new technologies to increase the efficiency of thermal systems, including heat exchangers. Among these technologies which are considered in this paper is the simultaneous use of nanofluids and torsion strips which are placed inside the heat exchanger tube. In the present numerical study, a two-phase Euler-Lagrangian numerical simulation has been used for the first time in this geometry to overcome the shortcomings of previous monophasic studies. The effects of independent variables such as the volume fraction of nano-particles, Reynolds number, and the structural variables of the torsion bar such as the shear and the torque ratio on heat transfer and the coefficient of friction- have been investigated. The results show that other variables except for Reynolds have the same qualitative effects on heat transfer and friction coefficient