بررسی رفتار ترموهیدرولیکی جریان در مبدل حرارتی لوله ای با دو آشوبگر نوار پیچشی سوراخ دار همراه با نانو سیال اکسید آلومنیوم

در این مقاله با کمک روش حل عددی رفتار ترموهیدرولیکی سیال در یک لوله مبدل حرارتی بررسی شده و هندسه بهینه همزمان دو آشوبگر نوار پیچشی سوراخ دار همراه با نانو سیال به منظور اکتساب بیشترین ضریب بهبود بهبود حرارتی ارائه شده است. تحلیل برای جریانی با محدوده عدد رینولدز 10000 تا 30000 و آشوبگر با سه گام متفاوت و چهار درصد متفاوت نانو سیال اکسید آلومنیوم در جریان، انجام گرفته است. با توجه به اثر دوگانه آشوبگر ها بر رفتار ترموهیدرولیکی سیستم، از مفهوم ضریب بهبود حرارتی که در بر دارنده همزمان اثر ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک است استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با کاهش نسبت گام، عدد ناسلت افزایش می یابد. حداکثر مقدار افزایش عدد ناسلت در عدد رینولدز 30000 برای نسبت پیچش 2.5 است و حدود 3% می باشد. حداقل مقدار بهبود در نسبت گام 4 و عدد رینولدز 10000 اتفاق می افتد. ضریب عملکرد حرارتی برای تمام نسبت های پیچش مختلف، با افزایش عدد رینولدز روند کاهشی دارد و در نسبت پیچش های 2.5 و 3.25 و 4 حداکثر مقدار آنها به ترتیب 1.72 و 1.64و 1.61می باشد. همچنین با افزایش درصد حجمی نانو ذرات مقدار ضریب عملکرد حرارتی افزایش می یابد.

Investigation of Thermo-Hydraulic Behavior of Flow in a Heat Exchanger Pipe using Double Perforated Twisted Tapes and Al2O3 Nano-Fluid

In this paper, Thermohydraulic behavior of flow in a heat exchanger pipe is investigated numerically and optimum geometry for the double perforated twisted tape turbulators and nanofluid which produces the maximum thermal enhancement factor is determined. The analysis has been carried out for a flow range of Re= 10000 - 30000 and three different pitches with four different volume concentration of Al2O3 nanofluid. Due to the twofold effect of turbulators on thermohydraulic behavior, thermal enhancement factor concepts are employed, which stands for both heat transfer rate and friction factor. Results show that maximum increase in Nu occurs at Re= 30000 and pitch ratio of 2.5 which is around 3% and the least increase occurs for pitch ratio of 4 at Re = 10000. The thermal enhancement factor decreases with increase of Re for all different pitch ratio and it is maximum value for pitch ration of 2.5, 3.25 and 4 are 1.72, 1.64 and 1.61 respectively. Also, thermal performance factor in creases with the increase of volume concentration of nanoparticles