شبیه سازی عددی انتقال حرارت در مبدل حرارتی دو لوله ای با استفاده از سیالات نانو

در این پژوهش برای پیش بینی عددی پارامتر های موثر در جریان و انتقال حرارت سیال نانو، از مدل تک فازی و سه مدل متفاوت دو فازی شامل مدل های اویلرین، مخلوط و حجم سیال استفاده شده است. مسئله های بررسی شده شامل یک مبدل حرارتی با سیال نانو شامل اکسید آلومینیوم و آب در رژیم جریان آرام و به صورت سه بعدی، یک مبدل حرارتی با سیال نانو شامل اکسید تیتانیوم و آب در رژیم جریان آشفته و به صورت تقارن محوری و یک کانال با دیواره های موج دار با سیال نانو شامل مس و آب در رژیم جریان آرام می باشند. پارامتر های موثر شامل ضریب انتقال حرارت جابجایی، ضریب اصطکاک، افت فشار، تنش برشی، توزیع سرعت و دما و غیره مطالعه و پیش بینی مدل های دو فازی و تک فازی با یکدیگر مقایسه شده است. از نتایج بدست آمده مشاهده می شود که با افزایش کسر حجمی ذرات نانو ضریب انتقال حرارت در جریان آرام به شکل قابل توجهی افزایش پیدا می کند. در جریان آرام پیش بینی مدل های دو فازی نسبت به مدل تک فازی به مراتب به نتایج آزمایشگاهی نزدیک تر بوده است. مدل اویلرین نسبت به دو مدل دو فازی دیگر ضریب انتقال حرارت پایین تری را پیش بینی می کند، مخصوصاً در جریان آشفته که تخمین بسیار پایینی را نشان می دهد. برای سایر پارامترها مدل های دو فازی پیش بینی های تقریباً مشابهی را ارائه می دهند. ضریب اصطکاک پیش بینی شده توسط مدل های دو فازی مقدار کمتری را نسبت به مدل تک فازی نشان داده است. همچنین با مطالعه توزیع سرعت و دما در هر مسئله، مشخص شد که مدل های دو فازی و تک فازی در حوزه ی سرعت پیش بینی های تقریباً یکسانی دارند در حالی که تفاوت این مدل ها در حوزه ی دما قابل ملاحظه و نسبتاً زیاد است.