مطالعه اثر بکارگیری نانوسیال بر عملکرد مبدل های حرارتی صفحه ای فشرده

در این پژوهش یک تحلیل تئوری- محاسباتی با استفاده از روش ?-ntu، روی انتقال حرارت جریان نانوسیال آب- اکسید مس در یک مبدل حرارتی صفحه ای انجام شده و تأثیر بکارگیری نانوسیال بعنوان خنک کننده بررسی شده است. خواص ترموفیزیکی سیالات، وابسته به دما فرض شده اند. محاسبات از طریق کد کامپیوتری نوشته شده به زبان فرترن انجام گرفته است. در ابتدا نتایج حاصل از کار حاضر، با آنچه که توسط دیگر محققین از طریق آزمایش در هندسه ای مشابه بدست آمده، مقایسه شده است. سپس تأثیر تغییرات دما و کسر حجمی نانوذرات بر خصوصیات ترموفیزیکی نانوسیال بررسی شده است. در ادامه به بررسی تأثیر بکارگیری نانوسیال بر نرخ انتقال حرارت، ضریب انتقال حرارت کلی، بازده مبدل حرارتی، افت فشار و دماهای خروجی سیالات سرد و گرم پرداخته شده است. همچنین تأثیر تغییرات عدد رینولدز، دمای سیال سرد ورودی، اندازه و کسر حجمی نانوذرات بر نرخ انتقال حرارت، افت فشار و بازده مبدل در دو حالت سیال پایه و نانوسیال مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه دو حالت جریان مخالف و موازی در مبدل حرارتی از دیگر مواردی است که به آن پرداخته شده است. همچنین اثر بکارگیری روابط کلاسیک همیلتون-کراسر و برینکمن برای محاسبه ضریب هدایت حرارتی و لزجت نانوسیال بررسی شده که نشان می دهد، این روابط علیرغم کاربرد فراوان، روابط مناسبی برای محاسبه خواص نانوسیالات نیستند. از جمله نتایج بدست آمده افزایش نرخ انتقال حرارت، افت فشار و بازده مبدل حرارتی و در مقابل کاهش دماهای خروجی سیالات سرد و گرم با افزایش کسر حجمی و افزایش رینولدز سیال سرد است. همچنین با افزایش رینولدز سیال گرم، نرخ انتقال حرارت افزایش یافته، اما بازده کاهش می یابد و با بالا رفتن دمای سیال سرد، نرخ انتقال حرارت و بازده مبدل حرارتی کاهش می یابد. در نهایت باید توجه داشت که استفاده از نانوسیالات بدلیل افت فشار زیادی که نسبت به سیالات معمول ایجاد می کنند، همیشه نمی تواند سودمند باشد و باید بهبود انتقال حرارت در مقابل افزایش افت فشار مورد ارزیابی قرار گیرد.