بررسی عددی و مقایسه ی عملکرد لوله حرارتی ترموسیفون(thp) با استفاده از نانوسیال مس اکسید(cuo) در غلظت های مختلف در مقایسه با آب خالص در کاربرد آن جهت جلوگیری از یخ زدگی کنتورهای آب در شهر تبریز

در این مطالعه با به کارگیری سیستم‌ لوله ی حرارتی ترموسیفون با نانوسیال اکسید مس /آب به عنوان سیال کار به‌طور قابل توجهی عملکرد کنتورهای آب درشرایط آب‌وهوایی سرد بهبود بخشیده شده است .این مطالعه نشان می دهد با استفاده از پتانسیل حرارتی عمق خاک به عنوان یک منبع حرارتی پاک و انتقال حرارت به محفظه ی کنتور با استفاده از تعدادی ترموسیفون در شرایط یخبندان، به‌طور موثری می توان از یخ‌زدگی تجهیزات داخل محفظه جلوگیری ‌کرد. یک بررسی عددی دقیق نشان داد که نانوسیالی مانند اکسید مس در مقایسه با سیالات معمولی مانند آب خالص، عملکرد بهتری در انتقال حرارت دارند. شبیه‌سازی‌ها نشان داد که این نانوسیال از رسانش گرمایی و خواص انتقال حرارت جابجایی برتری برخوردار هستند که برای حفظ دمای بالاتر از نقطه انجماد در محفظه‌های کنتور ضروری است.این پژوهش، مدل عددی را با استفاده از داده‌های تجربی اعتبارسنجی کرده و تایید نموده است که روش حجم سیال (vof) برای شبیه‌سازی دینامیک سیالات دوفازی موثر است. نتایج حاکی از آن بود که افزایش غلظت نانوذرات مستقیماً بر شار گرمایی و عملکرد حرارتی تاثیر می‌گذارد، به‌طوری که غلظت‌های بالاتر منجر به نرخ انتقال حرارت بهتر و افزایش کارایی کلی سیستم می‌شود.نتایج نشان داد که تغییر جنس سیال کار از آب خالص به نانو سیال حاوی ذرات اکسید مس می تواند باعث بهبود 28 درصدی راندمان انتقال حرارت شود.

numerical investigation and performance comparison of a thermosyphon heat pipe (thp) using copper oxide (cuo) nanofluid at various concentrations versus pure water for anti-freezing applications in water meters in tabriz city

this study demonstrates that employing thermosyphon heat pipe systems with nanofluids as the working fluid can significantly enhance the performance of water meters in cold climates. by utilizing the geothermal potential of soil depth as a clean heat source, the system effectively prevents freezing in the meter chamber under frost conditions. a detailed numerical analysis revealed that nanofluids, such as copper oxide, exhibit superior heat transfer performance compared to conventional fluids like pure water. simulations indicated that these nanofluids possess enhanced thermal conductivity and convective heat transfer properties, which are crucial for maintaining temperatures above the freezing point within meter chambers. the research validated the numerical model using experimental data, confirming the effectiveness of the volume of fluid (vof) method for simulating two-phase fluid dynamics. the results suggest that increasing nanoparticle concentration directly affects heat flux and thermal performance, with higher concentrations leading to improved heat transfer rates and increased overall system efficiency. specifically, it was found that changing the working fluid from pure water to a copper oxide nanoparticle-based nanofluid could result in a 28% improvement in heat transfer efficiency.