عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی انتقال حرارت وافت فشار جریان نانو سیال در لوله مارپیچ میکروفین دار
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1952;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49255
- تاریخ دفاع
- ۰۱ مرداد ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمدحسن کاظمی
- استاد راهنما
- محمدعلی اخوان بهابادی
- چکیده
- در این پایان نامه، افزایش انتقال حرارت و افت فشار در اثر افزودن نانولوله کربنی چند دیواره به روغن انتقال حرارت ، به صورت تجربی در شرایط دما ثابت مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها برای جریان روغن انتقال حرارت و نانوسیالات مختلف درون دو نوع لوله مارپیچ ساده و مارپیچ میکروفین-دار با سه نسبت شعاع انحناء بی بعد 2R/d=22.1,26.3,30.4، انجام گرفت. برای رسیدن به شرایط دما ثابت تمام لوله مارپیچ مورد آزمایش در فضای بالای تانک که حاوی بخار اشباع می باشد قرار گرفت. روغن انتقال حرارت HT-B به همراه سه نانوسیال روغن انتقال حرارت-MWCNT با غلظت?های جرمی 1/0، 0/2 و 4/0 درصد به عنوان سیالات کاری در نظر گرفته شدند. خصوصیات ترموفیزیکی این سیالات شامل چگالی، ضریب هدایت حرارتی، ویسکوزیته و گرمای ویژه به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شد و بر اساس این داده‌ها روابطی برای محاسبه خصوصیات نانوسیال ارائه گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزودن نانوذرات باعث افزایش ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته روغن انتقال حرارت شده و گرمای ویژه آن را کاهش می‌دهد. در بخش انتقال حرارت جابجایی مشاهده شد که برای لوله مارپیچ ساده و میکروفین دار، با کاهش نسبت شعاع بی بعد، ضریب انتقال حرارت افزایش می?یابد. همچنین مشاهده شد که افزودن مقدار کمی نانولوله کربنی به روغن انتقال حرارت به طور قابل توجهی ضریب انتقال حرارت را در هردو لوله مارپیچ ساده و میکروفین دار افزایش می دهد. بر خلاف لوله مارپیچ ساده، افزایش غلظت در نانوسیال اثر کمی بر روی افزایش انتقال حرارت در لوله های مارپیچ میکروفین دار دارد. مشخص است که تأثیر افزودن نانوذرات در لوله مارپیچ ساده بیشتر است. همچنین در مقایسه با لوله مارپیچ ساده اثر میکروفین ها در افزایش انتقال حرارت در جریان آرام کوچک بود. در بخش افت فشار نیز مشاهده شد که برای لوله مارپیچ ساده و میکروفین دار، با افزودن نانوذرات به سیال پایه، میزان افت فشار جریان به افزایش پیدا می کند. همچنین افت فشار در تمامی غلظت های نانوسیال و نیز در تمامی شعاع انحناءهای بی بعد لوله مارپیچ میکروفین دار بیشتر از لوله مارپیچ ساده می باشد و این امر به خاطر وجود جریان چرخشی در اثر وجود میکروفین ها می باشد. با توجه به افزایش کم انتقال حرارت در لوله مارپیچ میکروفین دار در جریان آرام نسبت به لوله مارپیچ ساده و با توجه به هزینه ساخت بالا لوله های میکروفین دار، استفاده از نانوسیال درون لوله صاف در جریان آرام به صرفه تر از لوله میکروفین دار است.
- Abstract
- In this work, an experimental study is carried out to investigate the effect of adding multi wall nanotubes to the Heat-Transfer oil (HT-B oil) on flow heat transfer and pressure drop characteristics. The experiments are done for pure HT-B oil and nanofluid flow inside smooth and micro-fined helically coiled tubes. To reach constant water temperature, entire test section is surrounded by saturated vapor. Heat-Transfer oil (HT-B oil) and MWCNT-HT-B Oil nanofluids with weight concentrations of 0.1, 0.2 and 0.4% are considered as the working fluids. The Rheological characteristics of nanofluids including density, thermal conductivity, viscosity and specific heat are measured experimentally. Based on these measurements, some correlations are proposed to predict the rheological properties of nanofluids with different weight concentrations. The results of the experimental measurements showed that adding nanoparticles to the base fluid would lead to an increase in density, thermal conductivity and viscosity of the nanofluid and will decrease specific heat of the base liquid. The results obtained for convective heat transfer of flow inside smooth and micro-finned helical tubes indicated that by decreasing dimensionless curvature ratio (2R/d), the convective heat transfer coefficient is increased. However, increasing the nanoparticles concentration did not show much effect on micro-fin helical tube in the range of concentrations studied in this work. Within the applied range of Reynolds number, results indicated that for smooth helical tube the addition of nanoparticles to the base fluid augmented heat transfer remarkably. Also, compared with the smooth helical tube, it was observed that the effect of microfin in heat transfer enhancement was small. In addition, flow pressure drop results showed that for both smooth and microfinned helical tube, by adding nanotubes to the HT-B oil, the flow pressure drop increases. Also, by using the micro-fin helical tube instead of smooth helical tube, pressure drop of the flow is increased, since the rotational stream is created. Having the experimental data for heat transfer and pressure drop of flow, two correlations are derived for predicting the Nusselt number and pressure drop ratio of nanofluid flow for smooth helical tube. Furthermore, regarding to the small heat transfer enhancement in microfinned helical tube and high manufacturing cost of microfinned tubes, using nanofluids inside smooth tubes for laminar regime is more effective than microfinned tubes.
