اثر تعداد صفحه بر شرایط بهینه مبدل حرارتی صفحه‌ای واشردار با هیبرید گرافن-نانولوله کربنی

در این مقاله به کمک فعال‌کننده سطحی سدیم‌دودسیل‌سولفات، هیبرید نانوسیال گرافننانولوله‌کربنی در سیال پایه آب پایدار گردید. نانوسیال تهیه‌شده در مجاور سیال گرم آب دیونیزه، در مبدل حرارتی صفحه‌ای که دارای 11، 13، 15 و 17 صفحه است، قرار گرفت. اثر تغییر دبی و تعداد صفحه‌‌های مبدل بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار به ‌صورت آزمایشگاهی مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج برای جریان آرام نشان داد که اثر بیشتر‌شدن تعداد صفحه باعث کم‌شدن هم‌زمان ضریب کلی انتقال حرارت (%26.1) و افت فشار (%52.5) میگردد. بنابراین، عملکرد مبدل، توان پمپاژ و راندمان حرارتی نانوسیال نیز موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترشدن تعداد صفحه، باعث بالارفتن راندمان و عملکرد مبدل و کمشدن توان پمپاژ میگردد که عوامل مطلوب است. طراحی آزمایش‌ها برای یافتن شرایط مطلوب و اثرگذاری هریک به روش تاگوچی نیز انجام شد. نتایج همجنان نشان‌ داد که اثر کاهش دبی نانوسیال از اثر افزایش تعداد صفحه در عملکرد مبدل بیشتر است. شرایط مطلوب متناظر با حداکثر تعداد صفحه و حداقل دبی هیبرید است (ضریب کلی انتقال حرارت w/m2.k 978.5، افت فشار kpa 0.0701، راندمان حرارتی هیبرید %93، توان پمپاژ kw 0.0023 و عملکرد مبدل 1.2098 است). با مقایسه نتایج تاگوچی، صحت نتایج تجربی تایید شد.

Effect of Plate Numbers on Optimal Condition of Gasket Heat Exchanger with Graphene-Carbon Nanotube Hybrid

In this study, the nanofluid hybrid (the grapheneCarbon nanotube) was stabilized in a waterbased fluid by sodium dodecyl sulfate as a surfactant. The prepared nanofluid was in contact with hot water in a plate heat exchanger with 11, 13, 15, and 17 plates. The flow rate and the number of plate effects on heat transfer coefficient and pressure drop were analyzed experimentally. Results in laminar flow regime showed that any increase in plate numbers causes a decrease in the overall heat transfer coefficient (26.1%) and pressure drop (52.5%). The efficiency, and pumping power, and thermal effectiveness of nanofluid were also examined. It indicated that any increase in plate numbers increases the effectiveness and efficiency, and decreases the pumping power. Experiments were also designed to find the optimal conditions by the Taguchi method. The results showed that reduction in nanofluid volume flow rate is more effective than increase in the number of plates for exchanger efficiency. The optimal condition relates to the maximum number of plates and minimum hybrid volume flow rate (overall heat transfer coefficient 978.5 W/ m2.K, pressure drop 0.070 kPa, hybrid thermal effectiveness 93%, pumping power 0.0023 kW and exchanger efficiency of 1.2098). The accuracy of the results was confirmed by comparing Taguchi results to the experiments.