بررسی تجربی انتقال حرارت و افت فشار نانوسیال پایه روغن-al2o3 در لوله مارپیچ و مشاهده تاثیر توربولاتور بر عملکرد مبدل حرارتی پوسته و لوله

امروزه با توجه به اهمیت مبحث انرژی، محدودیت‌های منابع طبیعی و گرمایش زمین، کارایی سیستم‌های انتقال حرارت بیش‌ازپیش موردتحقیق قرارگرفته است. در این مقاله به بررسی تجربی تاثیر استفاده از نانوسیال و توربولاتور بر انتقال حرارت و افت فشار پرداخته‌شده است. از نانوسیال روغن‌پایه al2o3 /sn300 با درصدهای وزنی 0/05، 0/1، 0/3 و 0/5 استفاده گردیده و از توربولاتور فلزی نوع مارپیچ جهت بررسی انتقال حرارت مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده‌شده است. آزمایش‌ها تحت دو شار حرارتی ثابت w/m2 3950 وw/m2 5280 و در دماهای30، 40، 50 و 60 درجه سانتی‌گراد انجام‌شده است. رژیم جریان آرام بوده و آزمایش‌ها برای 8 دبی مختلف انجام‌گرفته است. از نتایج مشاهده شد ضریب انتقال حرارت نانوسیال به‌مراتب بیشتر از سیال پایه می‌باشد و با افزایش درصد وزنی نانوسیالات ضریب انتقال حرارت نیز افزایش می‌یابد ولی از سوی دیگر موجب افزایش اختلاف فشار می‌شود. همچنین مشاهده شد ضریب انتقال حرارت با عدد رینولدز رابطه مستقیم دارد و استفاده از توربولاتور تاثیر چشمگیری برافزایش انتقال حرارت مبدل حرارتی دارد. نتایج در تطابق خوبی با نتایج تئوری بوده و خطا کمتر از 10 درصد اندازه‌گیری شد.

Experimental investigation on heat transfer and pressure drop of Al2O3-base oil nanofluid in a helically coiled tube and effect of turbulator on the thermal performance of shell and tube heat exchanger

These days With respect to the high importance of energy concept, limitation of natural resources, regulation of environmental issues, and global warming, heat transfer systemschr(chr('39')39chr('39')) applications get more attention. In the present paper, the experimental effect of Nanofluid and turbulator on the heat transfer and pressure drop is investigated. AL2O3SN300 base oil as nanofluid with weight percentage of 0.05, 0.1, 0.3, and 0.5 are used. To investigate the effect of heat transfer, a steel rotational turbulator was inserted inside the heat exchanger. The experiments were conducted under a constant heat flow rate of 3950 W/m2 and 5280 W/m2 and temperatures of 30, 40, 50, and 60 C. The whole process has been repeated for eight different mass flow rates under the laminar flow condition. The results show a higher heat transfer coefficient of Nanofluid than the base fluid. Increasing the weight percentage of Nanofluid caused enhancement of pressure drop in the system. The heat transfer coefficient directly relates to the mass flow rate and increases by raising the Reynolds number. The results reveal that using a turbulator enhances the heat transfer significantly. The experimental results are in reasonable agreement with theory by less than 10 percent mean error.