عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی انتقال حرارت و افت فشار جریان نانو سیال در لوله مارپیچ شیبدار با دمای ثابت دیواره
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1949;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49243;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1949;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49243
- تاریخ دفاع
- ۱۴ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمد فکورپاکدامن
- استاد راهنما
- محمدعلی اخوان بهابادی
- چکیده
- در این مطالعه افزایش انتقال حرارت اجباری و افت فشار در اثر افزودن نانو لوله های کربنی به روغن انتقال حرارت در ناحیه ی ورودی حرارتی برای جریان آرام و در شرایط دمای دیواره ی ثابت، به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها برای جریان روغن خالص و نانو سیالات مختلف درون لوله های مستقیم و مارپیچ انجام شد. دامنه وسیعی از پارامترهای مختلف مورد توجه قرار گرفته است: عدد رینولدز بین 10 تا 1900 ، عدد دین بین 5 تا 400، گام کویل به قطر لوله (b/d) از 6/1 تا 1/6 ، قطر کویل به قطر لوله (Dc/d) بین 1/14 تا 5/20 متغیر بوده است. همچنین جهت بررسی تاثیرنوع سیال، روغن انتقال حرارت به همراه سه نانوسیال روغن انتقال حرارت- نانو لوله های کربن با غلظت های جرمی 1/0، 2/0 و 4/0 درصد به عنوان سیالات کاری در نظر گرفته شدند. بر اساس نتایج این تحقیق، جریان بالا سو، افزایش غلظت ذرات نانو و نسبت (b/d) و در عین حال کاهش پارامتر بی بعد (Dc/d) سبب افزایش انتقال حرارت می گردد. همچنین به کار بردن لوله های مارپیچ به جای لوله های مستقیم، سبب افزایش نرخ انتقال حرارت و افت فشار سیال می گردد. علاوه بر این، جریان های نانوسیال افت فشار بیشتری نسبت به سیال پایه در کلیه ی هندسه های به کار رفته از خود نشان دادند. در ادامه بر اساس داده های تجربی، روابط متعددی برای پیش بینی عدد نوسلت و ضریب اصطکاک ارائه گردیده است و با روابط موجود در مقالات ؛ در محدوده مورد بررسی مقایسه شده و دلایل احتمالی مغایرت نتایج، مورد بحث قرار گرفته است. در پایان نیز با استفاده از پارامتر ارزیابی عملکرد، در نظر گرفتن همزمان افت فشار و افزایش انتقال حرارت، مشخص شد که استفاده از لوله ی مارپیچ به جای لوله ی مستقیم روش بهینه تری نسبت به روش دیگر یعنی استفاده از نانوسیال به جای سیال پایه می باشد.
- Abstract
- In this study, heat transfer enhancement and pressure drop penalty of a nanofluid flow inside inclined helically coiled tubes have been investigated experimentally in the thermal entrance region. The temperature of the tube wall was maintained uniformly to be compatible with isothermal boundary condition, at nearly 100?. Experiments were conducted for fluid flow inside straight tubes and helical ones. A wide range of different parameters has been taken into consideration. Reynolds (Re) varied between 10 and 1900 and Dean (De) from 5 to 400. In addition, pitch to tube-diameter ratio (P/d) ranged between 1.6 and 6.1 and coil-to-tube diameter ratio (Dc/d) varied from 14.1 to 20.5. In order to investigate the effect of the fluid type on the heat transfer, pure heat transfer oil and nanofluids with weight concentrations of 0.1, 0.2 and 0.4% were utilized as the working fluid. Based on the experimental data, heat transfer goes up with inlet fluid temperature, nanoparticle concentration and pitch ratio. However, larger coil-to-tube diameters lead to lower heat transfer rates. In addition, it was observed that irrespective of the geometry, nanofuids showed higher figures for pressure drop compared to base fluid flows. Besides, several Nusselt number and friction factor correlations have been proposed, and compared with literature in the range they have overlapped. Finally relying on the performance index, it was found that utilizing helical coils could be more an optimized method to enhance the heat transfer rate compared with using straight tubes.
