شبیه سازی عددی تاثیر تغییرات میدان مغناطیسی، گام و زاویه پیچ لوله مارپیچی بر افزایش انتقال حرارت

در پژوهش حاضر تاثیر زاویه قرارگیری و اندازه گام لوله مارپیچی بر روی آهنگ انتقال حرارت از طریق دیواره لوله به سیال عبوری از آن، در جریان های آرام، گذار و آشفته مورد مطالعه قرار گرفته و در ادامه کار تغییرات عدد ناسلت در اثر اضافه کردن نانو ذرات tio2 بررسی شده است و در نهایت تاثیر اعمال میدان مغناطیسی با شدت 1 تسلا بر روی میزان انتقال حرارت در حالات مختلف، بررسی شده است. برای این کار لوله مارپیچی در سه گام متفاوت 10، 12.5 و 15 سانتی متر و سه زاویه 0، 45 و 90 درجه در نظر گرفته شده است. طبق نتایج بدست آمده عدد ناسلت با کاهش گام افزایش می یابد و در رینولدزهای مختلف، عدد ناسلت در گام 10 سانتی متر به بالاترین مقدار خود می رسد. این عدد با تغییر زاویه نیز تغییر کرده و به ترتیب در زاویه 45 و 90 درجه بیشترین و کمترین مقدار را دارد. سپس نانو ذرات tio2 با درصدهای جرمی 0.01%، 0.3% و  0.5% به سیال اضافه شدند که این امر باعث افزایش عدد ناسلت شد. ملاحظه گردید که افزایش غلظت نانوذرات باعث بالا رفتن بیشتر عدد ناسلت می شود. این عدد در کویل با گام 10 سانتی متر، زاویه 45 درجه، رینولدز 15000 و در غلظت 0.5 درصد tio2 به بالاترین مقدار خود 164.53 می رسد و برای این حالت عدد معیار ارزیابی عملکرد pec برابر 1.1154 محاسبه گردید. در ادامه کار، میدان مغناطیسی با شدت یک تسلا در جهت محور اصلی کویل اعمال شد و ملاحظه گردید که عدد ناسلت افزایش پیدا می کند و در گام 10 سانتی متر، زاویه 45 درجه، رینولدز 1500 و غلظت 0.5 درصد ذرات tio2  به بیشترین مقدار خود 166.6 می رسد. در نهایت برای لوله مارپیچی عدد هارتمن محاسبه شد که بیشترین مقدار آن در گام 15 سانتی متر و غلظت 0.5 درصد tio2  برابر 43.83 بدست آمد.

numerical simulation on the effect of magnetic field changes, screw pitch and angle of the spiral tube on heat transfer enhancement

in the present study, the effect of the angle and pitch of the spiral pipe on the rate of heat transfer through the wall of the pipe to the fluid passing through it in quiet, transition and turbulent flows has been studied next the changes in nusselt number due to the addition of nanoparticles tio2 were investigated. finally, the effect of applying a magnetic field with an intensity of 1 tesla on the rate of heat transfer in different situations has been investigated. to do this, the spiral tube is considered in three different pitches of 10, 12.5 and 15 cm and three angles of 0, 45 and 90 degrees. according to the results, the nusselt number increases with decreasing pitch and in different reynolds, the nusselt number reaches its highest value in 10 cm pitch. this number also changes with changing angle and has the highest and lowest values ​​at 45° and 90° angles, respectively. then tio2 nanoparticles with mass percentages of 0.1%, 0.3% and 0.5% were added to the fluid, which increased the nusselt number.it was observed that increasing the concentration of nanoparticles causes a higher nusselt number. this number reaches its highest value in the coil with a pitch of 10 cm, angle of 45 degrees, reynolds 15000 and in a concentration of 0.5% tio2, and for this case the pec number was calculated to be 1.1154. next, a magnetic field with an intensity of one tesla was applied in the direction of the main axis of the coil and it was observed that the nusselt number increased and in a pitch of 10 cm, an angle of 45 degrees, reynolds 15000 and a concentration of 0.5% tio2 reaches its maximum value of 166.6. finally, hartmann number was calculated for the spiral tube, the maximum value of which was obtained in pitch of 15 cm and a concentration of 0.5% tio2 and was equal to 43.83.