بررسي عددي تأثير آشوبگرهاي مخروطي شكل ناقص بر بهبود انتقال حرارت مبدل‌هاي حرارتي لوله‌اي با نانوسيال آب/اكسيد زيركونيوم

با توجه به اهميت بهبود انتقال حرارت در مبدل‌هاي حرارتي، تأثير استفاده همزمان از آشوبگرها و همچنين نانوذرات اكسيد زيركونيوم بر انتقال حرارت مبدل حرارتي لوله‌اي به صورت عددي مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. بدين منظور، در ابتدا يك نوع جديد آشوبگر مخروطي شكل ناقص داراي دو رديف موازي سوراخ‌ بر روي آن ارائه شده است. سپس، با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي معادلات انتقال حرارت در محدوده اعداد رينولدز 4000 تا 24000 و همچنين ميزان نانوذرات اكسيد زيركونيوم از 0.01% تا 0.2% حل شده است. به منظور افزايش دقت مدل‌سازي، نانوسيال به صورت دوفازي شبيه‌سازي شده است. اثر پارامترهايي نظير تعداد آشوبگرها، تعداد سوراخ‌هاي آن و كسرحجمي نانوذرات و بر روي ميدان جريان، عدد ناسلت ميانگين، فاكتور اصطكاك و ضريب عملكرد حرارتي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از آشوبگرهاي سوراخ‌دار در مسير جريان منجر به تغييرات قابل ملاحظه‌اي در مشخصه‌ها‌ي جريان و انتقال حرارت مي‌شود. آشوبگرهاي مخروطي سوراخ‌دار با ايجاد جريان‌هاي گردشي‌مجدد و جدايشي در حضور نانوسيال باعث بهبود انتقال حرارت در نتيجه برهم زدن لايه مرزي حرارتي و ايجاد ختلال بيشتر در جريان سيال در طول مبدل حرارتي لوله‌اي مي‌شود. آشوبگرهاي ارائه شده در اين تحقيق در  صورت تعيين مناسب پارامترها مي‌تواند عملكرد حرارتي را تا 76 درصد نسبت به لوله صاف افزايش دهند. حداكثر ضريب عملكرد حرارتي برابر 1.76 در حالت M=1، N=1 و Re=4000 به دست آمده است.