تحليل عددي جريان و انتقال‌حرارت نانوسيال در يك مبدل حرارتي با آرايش‌هاي مختلف پره‌هاي آشفته ساز

تاثير استفاده از پره‌هاي زاويه‌دار در يك مبدل حرارتي دايره‌اي شكل با استفاده از انواع مختلف نانوسيال، به صورت عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات پيوستگي، مومنتوم و انرژي با استفاده از روش حجم محدود حل شده است. ديواره لوله با شرايط مرزي شار حرارتي يكنواخت حرارت داده مي‌شود. در اين مطالعه از دو چيدمان مختلف جهت قراردادن پره زاويه‌دار (رو به جلو و رو به عقب) و عدد رينولدز در محدوده 10000 تا 30000 استفاده شده است. اثرات مختلف زواياي شيب و گام‌هاي آشفته ساز آجدار براي سه نوع نانوذره مختلف Al2O3 ،CuO  و  ZnO با كسرهاي حجمي مختلف در بازه 1 تا 4 درصد و قطرهاي مختلف نانوذره در محدوده 20 تا 50 نانومتر كه در يك سيال پايه (آب) مخلوط شده اند، استفاده شده است. نتايج حل عددي نشان مي دهد كه چيدمان آشفته ساز آجدار رو به جلو با تعداد 4 پره و تحت زاويه شيب 90 درجه مي تواند انتقال حرارت را تقريباً با 77 درصد در پايين ترين زاويه شيب (10 درجه) و  بيشترين گام (50 ميليمتر) بهبود بخشد. حداكثر ضريب اصطكاك، حدودا 5.7 برابر لوله صاف است و مقدار معيار ارزيابي عملكرد در بازه 1.34 تا 1.57 قرار دارد. همچنين مشخص گرديده است كه نانوسيال Al2O3 بيشترين مقدار عدد ناسلت را دارا مي باشد و پس از آن ZnO و CuO قرار دارند در حاليكه آب خالص كمترين عدد ناسلت را دارد. همچنين عدد ناسلت با كاهش قطر نانوذره و افزايش كسر حجمي نانوذرات افزايش مي يابد، در حاليكه در قطرهاي مختلف نانو ذرات Al2O3، ضريب اصطكاك تاثير چنداني نمي گذارد.