مطالعه تجربی انتقال حرارت جریان نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم در لوله‌های مارپیچ میکروفین‌دار

بهبود  انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی از اهمیت ویژهای برخوردار است. در مقاله حاضر، روش‌های غیرفعال بهبود انتقال حرارت با استفاده از لوله‌های مارپیچ میکروفین‌دار و نانوسیال به صورت تجربی مطالعه شده است. در این کار تجربی جریان سیال و انتقال حرارت نانوسیال آباکسید آلومینیوم برای کسر حجمی‌های 0 ،0/5 و 1 در لوله میکروفین‌دار مارپیچ شده با دو قطر متفاوت کویل مارپیچ و دو زاویه مارپیچ میکروفین 18 و 25 درجه در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله مارپیچ برای عدد دین در محدوده 500 تا 4000 مطالعه شده است. ضریب انتقال حرارت سمت لوله مارپیچ با استفاده از روش ویلسون پلات اندازه‌گیری شده است. روابط تجربی نیز بر اساس نتایج بدست آمده بر حسب عدد دین، زاویه مارپیچ فین، ارتفاع فین و کسر حجمی نانوسیال ارائه شده‌اند. بر اساس نتایج تجربی با میکروفین‌دار کردن لوله مارپیچ و افزایش زاویه میکروفین و استفاده از نانوسیال انتقال حرارت و افت فشار افزایش می‌یابد.

Experimental Study of Fluid Flow and Heat Transfer of Al2 O3 -Water Nanofluid in Helically Coiled Micro-Finned Tubes

In this study, inactive methods of enhancing heat transfer in the shell and tube heat exchangers, such as using smooth and microfins helically coiled tubes, and employing nanofluids as the working fluid, are investigated experimentally. A number of experiments are carried out for the flow of the Al2 O3 water nanofluid in a shell and tube heat exchangers with helically coiled smooth as well as microfinned tubes, and the pressure drop and the heat transfer coefficient are measured. The experiments are conducted for the Dean number ranging from 500 to 4000, for the fin helix angle between 18 and 25º, and for the nanofluid volume fractions of 0, 0.5 and 1%. The average heat transfer coefficients of the tube side of heat exchangers in each case is calculated using the Wilson plot method. Empirical correlations are proposed for the heat transfer coefficient of the nanofluid following through the tubeside of the heat exchanger in terms of the Dean number, the fin helix angle, the fin height and the volume fraction of the nanofluid. Based on the experimental results, using microfinned coiled tubes together with increasing the microfin helix angle and employing nanofluid enhance the heat transfer while increasing the pressure drop through the heat exchanger.