مطالعه عددی انتقال حرارت در فیلم تقطیر نانوسیال‌ روی یک صفحه مایل

این مقاله به بررسی عددی افزایش انتقال حرارت با استفاده از نانوذرات در پدیده تقطیر سیال روی یک صفحه سرد مایل پرداخته است. برای حل تشابهی معادلات لایه مرزی تقطیر روی سطح از روش‌های پرتابی و اویلر اصلاح شده، استفاده شده است. اثرات تغییر زاویه سطح، به‌کارگیری نانوسیالهای مختلف، تغییر در کسرحجمی نانوذرات و عدد ژاکوب بر پروفیل سرعت، دما و عدد نوسلت بررسی شده است. نمودارهای حاصل در موارد مشابه با تیوری نوسلت و مطالعات تحلیلی موجود برای سیال پایه و نانوسیال مقایسه و اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان می دهد که حضور نانوذرات در فیلم مایع تقطیر، انتقال حرارت از آن را افزایش میدهد. با دور شدن سطح از حالت عمودی، تغییرات دما در عرض لایه مرزی نانوسیال به حالت خطی نزدیک شده و در نتیجه انتقال حرارت از آن کاهش می‌یابد. همچنین می‌توان دریافت که عدد نوسلت متوسط تا زاویه سطح 20 درجه، تقریبا ثابت مانده و بعد از آن با شیبی ملایم کاهش می‌یابد؛ بطوریکه به‌عنوان مثال برای نانوسیال آب-اکسید تیتانیوم، با افزایش زاویه عمودی سطح تا 60 درجه، گرادیان دما در حدود 20 درصد کاهش یافته است. علاوه بر آن، مشاهده شد که رابطه نسبت عدد نوسلت نانوسیال به آب خالص، برحسب کسرحجمی نانوذرات به‌صورت خطی است که شیب این خط برای نانوسیالهای آب- مس و آب- نقره از سایر نانوسیالهای مطالعه شده بیشتر است؛ یعنی این دو نانوسیال در افزایش انتقال حرارت موثرتر نشان می‌دهند. نتایج بدست آمده همچنین این مطلب را که تیوری نوسلت در اعداد ژاکوب پایین جواب صحیح می دهد، تایید کرد.