بررسي آزمايشگاهي خنك‌كاري گذاري سيال داخل يك مخزن استوانه‌اي توسط جريان نانوسيال آب- اكسيد مس

Experimental study of transient cooling of fluid inside a closed reservoir by using CuO/water nanofluid

در اين مقاله انتقال حرارت جابجايي گذراي سيال درون يك مخزن عمودي استوانه‌اي شكل كه توسط جريان نانوسيال در لوله‌ي تعبيه شده در مركز مخزن خنك مي شود، بصورت تجربي در محدوده رينولدز 700 تا 5500 مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به مطالعات انجام شده، انتقال حرارت جابه‌جايي گذراي سيال در يك مخزن استوانه‌اي توسط نانوسيال به‌طور كامل بررسي نشده است و نيازمند مطالعات عميق‌تري در اين خصوص مي‌باشد. در اين آزمايش نانوسيال آب- اكسيد مس در دو درصد حجمي 1/0 و 2/0 به‌عنوان سيال عامل خنك كار در لوله مركزي استفاده شده است. سيال داخل مخزن، آب است كه توسط جريان نانوسيال در لوله داخلي خنك مي‌شود. پس از اندازه‌گيري دماي ورودي و خروجي لوله مركزي و همچنين دماي مخزن در هر ثانيه، عدد ناسلت متوسط و رايلي متناظر با هر درصد حجمي محاسبه و همزمان افت فشار در لوله نيز اندازه گيري مي شود. با تكرار آزمايش، نتايج بدست آمده بوسيله روابط آماري در بازه اطمينان نمايش داده مي‌شوند. صحت‌سنجي نتايج نيز با استفاده از روابط تيوري و نتايج آزمايشگاهي مورد بررسي دقيق قرار گرفته است. نتايج بدست آمده نمايانگر تطابق مناسب آزمايش با نتايج تيوري و آزمايشگاهي است. همچنين نتايج حاكي از افزايش حداكثر 20 درصدي عدد ناسلت و كاهش 15 درصدي دماي بي‌بعد مخزن در اثر استفاده از نانوسيال آب- اكسيد مس با درصد حجمي 2/0 درصد است. در انتها نيز اثرات همزمان انتقال حرارت و افت فشار براي نانوسيال در نسبت‌هاي حجمي مختلف ارايه و مورد بحث قرار مي‌گيرد.

Transient heat transfer from a storage fluid around a central tube is experimentally investigated at a wide range of Reynolds number, i.e. 700 < Re < 5500. The CuO/Water nanofluid in two volume fractions of 0.1 and 0.2 is employed as the coolant fluid inside the central tube. The pure water at the initial temperature of 70OC is used inside the storage tank which is cooled by the nanofluid flow. The temperature of the coolant at the inlet of the central tube is kept constant during the test. By measuring the inlet and outlet fluid temperature of the central tube and also the mean temperature of the storage tank, the averaged Nusselt number and the related Rayleigh numbers have been reported. Also, the pressure drop of nanofluids has been measured. The accuracy of the experimental results has also been validated by the presented experimental and theoretical data which show good agreement between the results. The obtained results have been reported by using the confidence interval error bars. The result shows a considerable increase in the Nusslet number (about 20 %) and decrease in the dimensionless storage tank temperature (about 15 %) by using nanofluids instead of pure water. Both heat transfer and pressure drop of nanofluid in different volume fractions have been reported and discussed.