عنوان پایان‌نامه
مطالعه تجربی انتقال حرارت وافت فشار جریان نانو سیال در لوله مار ژیچ افقی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1844;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46467
- تاریخ دفاع
- ۲۴ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- سیدمحمد هاشمی
- استاد راهنما
- محمدعلی اخوان بهابادی
- چکیده
- در این پایان نامه، افزایش انتقال حرارت و افت فشار در اثر افزودن نانوذرات اکسید مس به روغن پایه در ناحیه ورودی حرارتی، به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها برای جریان روغن پایه و نانوسیالات مختلف درون لوله مستقیم و لوله مارپیچ، انجام گرفت. بخش آزمایش توسط المنت حرارتی تحت شار حرارتی یکنواخت خارجی قرار داشت. روغن پایه Sn-500 به همراه سه نانوسیال روغن پایه- اکسیدمس با غلظت?های جرمی 5/0، 1 و 2 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 چگالی، ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته روغن پایه شده و گرمای ویژه آن را کاهش می‌دهد. در بخش انتقال حرارت جابجایی مشاهده شد که برای لوله های مستقیم و لوله مارپیچ، با افزایش شار حرارتی، ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد، ضمن این که افزایش دبی جریان و در نتیجه عدد رینولدز باعث بیشتر شدن انتقال حرارت می?گردد. همچنین مشاهده شد که استفاده از جریان نانوسیال به جای سیال پایه و استفاده از لوله مارپیچ به جای لوله مستقیم به طور قابل توجهی ضریب انتقال حرارت را افزایش می دهد. در بخش افت فشار نیز مشاهده شد که برای لوله مستقیم و لوله مارپیچ، با افزودن نانوذرات به سیال پایه، میزان افت فشار جریان افزایش پیدا می کند. همچنین استفاده از لوله مارپیچ به جای لوله مستقیم، میزان افت فشار جریان را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. در پایان نیز با استفاده از ارزیابی عملکرد صورت گرفته مشخص شد که استفاده از لوله مارپیچ به جای لوله مستقیم روش بهینه تری برای افزایش انتقال حرارت نسبت به روش دیگر یعنی استفاده از نانوسیال به جای سیال پایه می باشد.
- Abstract
- In this work, an experimental study is carried out to investigate the effect of adding CuO nanoparticles to the base oil on flow heat transfer and pressure drop characteristics. The experiments are done for pure base oil and nanofluid flow inside straight and helically coiled tubes. Test sections were heated by an electrical heating coil wrapped around them to produce constant heat flux condition. Base oil (sn-500) and CuO-Base Oil nanofluids with weight concentrations of 0.5, 1 and 2% 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 straight and helical tubes indicated that by increasing heat flux and flow rate, the convective heat transfer coefficient is increased. Also, it was observed that using nanofluid flow instead of base oil flow and applying helical tube instead of straight tube will enhance the convective heat transfer. In addition, flow pressure drop results showed that by adding nanoparticles to the base oil, the flow pressure drop increases. Also, by using the helical tube instead of straight tube, pressure drop of the flow is increased considerably. Having the experimental data for heat transfer and pressure drop of flow, two correlations are derived for predicting the Nusselt number and friction factor of nanofluid flow helical tube. Furthermore, the performance evaluation of the two enhanced heat transfer techniques studied in this investigation showed that applying helical tube instead of the straight tube is a more effective way to enhance the convective heat transfer compared to the second method which is using nanofluids instead of the base liquid.
