بررسی انتقال حرارت جابجایی اجباری در حالت جریان آرام نانوسیال در کانال با مقطع مثلثی با دو ضلع شارثابت و یک ضلع دماثابت

86 صفحه فايل word

قابل ويرايش

چکیده:

در تكنولوژي نانو اولين اثر کاهش اندازه ذرات، افزايش سطح است. افزايش نسبت سطح به حجم نانوذرات باعث مي­شود که اتم هاي واقع در سطح، اثر بسيار بيشتري نسبت به اتم هاي درون حجم ذرات، بر خواص فيزيکي ذرات داشته باشند. همچنین ترکیب نانوذرات با سیال، بواسطه حرکت براونی نانوذرات و اثر خوشه­ای آنها، موجب افزایش ضریب هدایت گرمایی و ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال می­شود. از آنجا که در بحث انتقال حرارت افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین به تنهایی کافی نبوده و عدد ناسلت نیز باید بررسی شود، در این  پایان­نامه سعی کردیم هر دو پارامتر را در کنار هم بررسی کنیم که به نتایج قابل توجه و قابل تاملی نیز دست پیدا کردیم. استفاده از نانوسیال موجب افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین شده اما از طرفی به دلیل افزایش ضریب رسانایی توسط نانوذرات، ناسلت میانگین به میزان بسیار کمی افزایش می­یابد. نتایج بدست آمده حاصل پردازش های نرم افزار ANSYS-CFX  است. این نرم افزار در میان نرم افزارهای موجود از دقت بالایی برخوردار می­باشد. مساله بررسی انتقال حرارت در کانال با مقطع مثلث متساوی­­الاضلاع ، قطر هیدرولیکی 8 میلیمتر، طول 1 متر در حالت تکفاز در 2 قطر 20 و80  نانومتری و کسرحجمی 1، 2 و 4 درصد در حالت شار و دمای ثابت در سطح حل شده است. رژیم جریان آرام و عدد رینولدز بر اساس نانوسیال تعریف و در تمامی حالات برابر 100 در نظر گرفته شده است. با کاهش قطر ذرات استفاده‌شده میزان ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین افزایش یافته ولی در مواردی عدد ناسلت کاهش یافته که دلیل آن افزایش ضریب رسانایی با کاهش قطر ذرات است. میزان تاثیر کسرحجمی بر ماکزیمم سرعت در مقطع و  افت فشار نیز بررسی شده است.  با افزایش قطر نانوذرات به بیش از 100 نانومتر، رفتار نانوسیال به سمت عدم یکنواختی پیش می­رود و برای بدست آوردن جواب­های دقیق لازم است که از معادلات و روابط مربوط به حالت 2فازی استفاده شود.

واژه­­های کلیدی: عدد رینولدز-عدد ناسلت-ضریب انتقال حرارت جابجایی-افت فشار-کسرحجمی

فهرست مطالب

فصل۱:مقدمه

۱-۱-مقدمه…………………………………………………………………………………………………۲

۱-۲-کاربردهای نانوسیال………………………………………………………………………………..۵

۱-۳-روشهای تهیه نانوذرات……………………………………………………………………………. ۶

۱-۴-توزیع  نانوذرات در سیال پایه………………………………………………………………………۹

فصل ۲: مروری بر پیشینه تحقیق

۲-۱-مقدمه………………………………………………………………………………………………۱۲

۲-۲-مطالعات عددی انتقال حرارت جابجایی در مقیاس نانو………………………………………..۱۲

۲-۳- مطالعات تجربی انتقال حرارت جابجایی در مقیاس نانو……………………………………..۱۵

۲-۴-تحقیقات انجام شده در زمینه ضریب هدایت حرارتی…………………………………………۱۹

۲-۵-نتیجه گیری………………………………………………………………………………………۲۲

فصل ۳: مبانی تحلیل

۳-۱-مقدمه…………………………………………………………………………………………….۲۴

۳-۲- انتقال حرارت جابجایی در جریان داخلی درون کانال………………………………………..۲۴

۳-۳-معادلات حاکم بر جریان سیال در یک کانال…………………………………………………..۲۴

۳-۴-شرایط توسعه یافتگی در کانال…………………………………………………………………۲۶

۳-۵-روشهای مدلسازی جریان نانوسیال……………………………………………………………۲۷

۳-۶-بیان مساله……………………………………………………………………………………….۳۳

۳-۷-روش حل…………………………………………………………………………………………۳۴

فصل۴: نتایج

۴-۱-استقلال شبکه……………………………………………………………………………………۳۷

۴-۲-صحت سنجی……………………………………………………………………………………۳۷

۴-۳- بررسی اثر نانوسیال بر میزان سرعت و افت فشار جریان…………………………………۴۶

۴-۴-نتایج……………………………………………………………………………………………..۶۴

 

فصل ۵: جمع­بندی و پیشنهادها

۵-۱-مقدمه………………………………………………………………………………………….۷۰

۵-۲-روش تکفاز………………………………………………………………………………………..۷۰

۵-۳- اثر تغییر قطر نانوذرات بر میزان انتقال حرارت…………………………………………..۷۰

۵-۴- اثر تغییر کسرحجمی نانوذرات بر میزان انتقال حرارت……………………………………۷۰

۵-۵- تاثیر نانوسیال بر میزان افت فشار در طول کانال…………………………………………..۷۱

۵-۶- تاثیر نانوسیال بر میزان ماکزیمم سرعت جریان در مقطع توسعه یافته…………………….۷۱

۵-۷-جمع بندی………………………………………………………………………………………….۷۲

۵-۸-پیشنهادها……………………………………………………………………………………………۷۲

مراجع…………………………………………………………………………………………………….۷۳

فهرست جداول

صفحه

  • جدول:  مقایسه خواص میکرو سیالات با نانو سیالات                                               ۴

۴-۱-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت ۳ وجه

 برای سیال آب خالص                                                                                                                ۴۴

۴-۲-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت ۳ وجه

 برای نانوسیال باکسر حجمی ۱%                                                                           ۴۵

۴-۳-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت ۳ وجه

برای نانوسیال باکسر حجمی ۲%                                                                            ۴۶

۴-۴-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت ۳ وجه

برای نانوسیال باکسر حجمی ۴%                                                                            ۴۷

۴-۵-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت بر روی صفحه داغ(وجه کف

 با دمای ثابت)، در حالت  rq   و dp=۸۰  برای سیال آب خالص                                      ۵۸

۴-۶-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت بر روی صفحه داغ(وجه کف با دمای ثابت)، در حالت  rq   و dp=۸۰  برای نانوسیال با کسرحجمی ۴%                                   ۵۹

 

 

 

فهرست اشکال

  صفحه

۲-۱-    شکل: میکرو گراف نانوسیال روغن ترانسفورماتور- مس در PH=6.3، (a) برای غلظت

۲ درصد و (b) برای غلظت ۵ درصد                                                                       ۲۰

۲-۲-    شکل: میکرو گراف نانوسیال روغن آب- مس در PH=6.8، (a) برای غلظت

۵ درصد و (b) برای غلظت ۵/۷ درصد                                                                    ۲۱

۴-۱-     شکل:مقایسه  نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی بر روی سطوح شار ثابت    ۴۲

 ۴-۲-    شکل:مقایسه توزیع دما برروی دیواره کانال در راستای طولی به ازای کسرحجمی­های متفاوت                                                                                                                   ۴۳

۴-۳-    شکل: توزیع سرعت در مقطع عرضی و ناحیه توسعه یافته به ازای کسرحجمی­های متفاوت ۴۹

۴-۴-    شکل: نمودار افت فشار در طول کانال به ازای کسرحجمی­های متفاوت                           ۵۰

۴-۵-    شکل: نحوه تغییرات عدد ناسلت بر روی سطوح شار ثابت                                             ۵۱

۴-۶-    شکل: کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی برای حالت ۳ شار ثابت و یکسان ۴۰۰وات بر مترمربع                                                                                                 ۵۲

۴-۷-    شکل: توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی بر روی صفحه داغ و  در حالت  rq   و dp=۸۰        ۵۶

۴-۸-    شکل: نمودار توزیع عدد ناسلت  بر روی صفحه داغ و در حالت  rq   و dp=۸۰    ۵۷

۴-۹-      شکل: نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین با نسبت شارها               ۶۲

۴-۱۰-   شکل: نحوه تغییرات عدد ناسلت میانگین با نسبت شارها در قطر ۲۰ نانومتر             ۶۳

۴-۱۱-   شکل: نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین با نسبت شارها در قطر ۸۰ نانومتر       ۶۴

۴-۱۲-   شکل: نحوه تغییرات عدد ناسلت میانگین با نسبت شارها در قطر ۸۰ نانومتر                ۶۵

۴-۱۳     شکل:کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی به ازای rq  و کسر حجمی

 ۴%  نانوسیال                                                                                                         ۶۷

۴-۱۴-   شکل: کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای rq=.۵  و کسر حجمی

۴%  نانوسیال                                                                                                          ۶۸

۴-۱۵-   شکل: کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای rq  و کسر حجمی

 ۴%  نانوسیال                                                                                                         ۶۹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست علائم:

dp – قطر ذرات

Cp– گرمای ویژه در فشار ثابت

K- هدایت گرمایی

Nu- عدد ناسلت

P -فشار

Q– شار گرما

 Re-عدد رینولدز

T- دما

 X,Y,Z- جهات مختصات

 U,V,W- سرعت در سه راستا

   چگالی

 -کسر حجمی ذرات نانوذرات

 –  لزجت دینامیکی

f-  سیال

w-آب

h- ضریب انتقال گرمای جابجایی

اندیس­:

Eff- موثر

Ave- مقدار متوسط

p-  ذرات

nf-  نانو سیال

Wall-دیواره

Bf- پایش آزاد مولکولی

 in-ورودی

 m-متوسط وده سیال

s-متوسط روی دیوار

n-متوسط روی گره

نقد و بررسی‌ها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بررسی انتقال حرارت جابجایی اجباری در حالت جریان آرام نانوسیال در کانال با مقطع مثلثی با دو ضلع شارثابت و یک ضلع دماثابت”
قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...