مدل‌سازي تأثير تخلخل در كويل حرارتي خورشيدي پرشده با نانوسيال آب و Al2O3

Modeling the Effect of Porosity on a Solar Water-cooled Coil Filled with Water and Al2O3 Nanofluid

در اين مطالعه به تجزيه و تحليل جريان نانوسيال آلومينا با درصد حجمي‌هاي 2 و 4، در كويل غيرمتخلخل و متخلخل حرارتي تحت شار حرارتي خورشيدي ارائه شده‌ است. همچنين بررسي جامع ماهيت لايه‌هاي مرزي، توزيع سرعت و فشار و اثرات حرارتي درون محيط متخلخل فلزي مورد بحث و بررسي قرار گرفته‌ است. براي حل مسئلۀ حاضر معادلات پيوستگي، مومنتوم و انرژي براي نانوسيال درون كويل‌هاي استفاده شده‌ است. مقايسۀ بين نتايج عدد ناسلت متوسط در مدل حاضر و داده‌هاي آزمايشگاهي براي كويل بدون تخلخل تطابق قابل قبولي با حداكثر خطاي 10/5% را نشان مي‌دهد. با افزايش درصد حجمي نانوسيال در كويل متخلخل افت فشار نيز افزايش يافته به‌طوري ‌كه بيشترين ميزان افت فشار مربوط به نانوسيال 4% با مقدار 4/4 بار مي‌باشد. با افزايش درصد حجمي نانوسيال ميزان ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي و عدد ناسلت بيشتر خواهد شد و در نتيجه، انتقال حرارت در كويل حرارتي متخلخل افزايش پيدا خواهد كرد.

This study focuses on the flow analysis of alumina nanofluid with volumetric ratios of 2% and 4% into non-porous and porous thermal coils under solar heat flux.. Furthermore, the comprehensive study of the nature of boundary layers, the pressure and velocity distributions, and the thermal effects inside the metal porous coil are discussed. To solve the problem, the equations of continuity, momentum, and energy for nanofluid into non-porous and porous coils are used. The comparison between results of average Nusselt number at the present model and experimental data for a non-porous coil shows an acceptable agreement with maximum error of 10.5%. In porous coil, increasing the volumetric ratio of nanofluid has resulted in an increase in the pressure losses where these largest values occurred at 4% volumetric ratio with a value of 4.4 bar. By increasing the volumetric ratio, the amount of convection heat transfer coefficient and Nusselt number are raised and, consequently, the transferred heat into the porous thermal coil will increase.