بررسی تغییرات هیدرودینامیکی-حرارتی یک نانوسیال در یک لولۀ مجهز به نوار پیچشی

انرژی حرارتی یکی از موارد مهم در اکثر صنایع است؛ زیرا تبدیل انرژی سوخت های فسیلی به انرژی حرارتی، تقریباً در تمام صنایع مرسوم رخ می دهد. ازاین رو و با توجه به کمبود منابع فسیلی و آلودگی روزافزون محیط زیست انسان، توجه به استفادۀ صحیح از انرژی حرارتی باید مورد توجه محققان قرار گیرد. در سال های اخیر، توجه به استفاده از فناوری های جدید در افزایش بازده سیستم های حرارتی از جمله مبدل های حرارتی، گسترش یافته است. از جمله این فناوری ها که مورد توجه مقالۀ حاضر است، استفادۀ همزمان از نانوسیالات و نیز نوارهای پیچشی جای گرفته درون لولۀ مبدل حرارتی است. در مطالعۀ عددی حاضر برای اولین بار از یک شبیه سازی عددی دوفازی اویلریلاگرانژی در این هندسه، به منظور رفع کاستی های مطالعات تک فاز پیشین استفاده شده است. اثرات متغیرهای مستقلی چون کسر حجمی نانوذرات و عدد رینولدز و متغیرهای ساختاری نوار پیچشی همچون لقی و نسبت پیچش بر انتقال حرارت و ضریب اصطکاک بررسی شده اند. نتایج نشان داد جز رینولدز، سایر متغیرها اثرات کیفی یکسانی بر انتقال حرارت و ضریب اصطکاک دارند.

Hydrodynamic-thermal Variations of a Nanofluid in a Tube Equipped with a Twisted Tape

Thermal energy is one of the most important issues in most industries because the conversion of energy from fossil fuels to thermal energy occurs in almost all conventional industries. Therefore, regarding the lack of fossil resources and the everincreasing pollution of human environment researchers should take notice of the proper use of thermal energy .In recent years, the focus has been directed towards the use of new technologies to increase the efficiency of thermal systems, including heat exchangers. Among these technologies which are considered in this paper is the simultaneous use of nanofluids and torsion strips which are placed inside the heat exchanger tube. In the present numerical study, a twophase EulerLagrangian numerical simulation has been used for the first time in this geometry to overcome the shortcomings of previous monophasic studies. The effects of independent variables such as the volume fraction of nanoparticles, Reynolds number, and the structural variables of the torsion bar such as the shear and the torque ratio on heat transfer and the coefficient of friction have been investigated. The results show that other variables except for Reynolds have the same qualitative effects on heat transfer and friction coefficient.