پديد آورنده :
بهفرد، مهدي
عنوان :
تحقيق عددي انتقال حرارت جريان نانو سيال در مبدل هاي حرارتي لوله-پره اي همراه با مولد گردابه
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
سيزده،111ص.: مصور،جدول،نمودار(رنگي)
يادداشت :
ص.ع.به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
احمد سوهانكار
استاد مشاور :
محمدرضا سليم پور
توصيفگر ها :
مولد گردابه باله مثلثي , شبيه سازي عددي , افزايش انتقال حرارت , بهينه سازي
تاريخ نمايه سازي :
8/2/93
استاد داور :
احمد صداقت، محمدرضا توكلي
چكيده فارسي :
1 چكيده مبدل هاي حرارتي بهصورت جداگانه يا بهعنوان جزيي از سيستمهاي حرارتي بزرگ در انواع گستردهاي از كاربردهاي تجاري صهنعتي و خانگي از قبيل سيستمهاي تهويه مطبوع تبريد توليد توان صنايع هوا و فضا خودروسازي فرآينهدهاي سهاخت خنهككهاري تجهيهزات الكترونيكي و كاربردهاي مهندسي شيمي و محيطزيست و استفاده ميشوند موضوع افزايش انتقال حرارت توجه زيادي را براي توسهعه مبدلهاي حرارتي فشرده بهمنظور دستيابي به راندمان باال هزينه پايين وزن سبك و اندازه تا حد امكان كوچك به خود جلب كرده است روشهاي متعددي براي افزايش نرخ انتقال حرارت در مبدلهاي حرارتي از جمله قرار دادن مغشوشكنندههاي جريان زبر كردن سطوح و استفاده از نانوسياالت بهعنوان روشهاي موثرتر مطرح شده است با توجه به بررسيههاي انجامگرفتهه تهاكنون تركيهب دو روش افهزايش انتقال حرارت يعني كاربرد همزمان مولدهاي گردابه و نانوسهياالت بههعنوان روشههاي غيرفعهال افهزايش انتقهال حهرارت بههمنظور بهبهود عملكرد مبدلهاي حرارتي لوله پره در منابع گزارش نشده است و تمام موارد موجود مربوط بهه اسهتفاده از ههر كهدام از ايهن دو عامهل بهه تنهايي باهدف افزايش عملكرد مبدلهاي حرارتي ميباشد در اين تحقيق به مطالعه و بررسي عددي انتقال حرارت و جريان نانوسيال در مبدلهاي حرارتي لوله پرهاي همراه بها مولهدهاي گردابهه بالهه مثلثي پرداخته شد مطالعات متعددي توسط محققين روي انتقال حرارت جابهجايي نانوسياالت با دو رويكرد تهك فهاز و دو فهاز انجامشهده است در كار حاضر انتقال حرارت جابهجايي نانوسيال با فرض خواص ثابت و تك فاز همگن صورت پهييرفت در فصهل اول دو روش افزايش انتقال حرارت يعني استفاده از مولدهاي گردابه و نانوسياالت معرفيشده و در فصل دوم تاريخچهاي از مطالعات عهددي و تجربهي در مورد كاربرد مولدهاي گردابه و نانوسياالت در انواع مبدلهاي حرارتي بيانشده است در فصل بعدي هندسه مورد بررسي معرفيشده و شرايط مرزي و روابط مورد استفاده تشريح شده است در ادامه نتايج تحقيق در سه بخش ارائه ميشوند شروع كار به تعيين نانوسيال بهينهه يعني نانوسيالي كه در كنار افزايش انتقال حرارت باعث تحميل حداقل ميزان افت فشار افت فشار منطقي به سيستم شود اختصاص يافهت براي اين منظور اثرات نوع نانوذره نانوذرات 2 Al2O3 TiO و CuO و نيز نوع سيال پايهه آب و اتهيلن گليكهول روي انتقهال حهرارت افت فشار و ضريب عملكرد حرارتي مورد بررسي قرار گرفت در فصل پنجم به بررسي 11 نوع مختلف از هندسههاي مرتبط با لوله و بالهه پرداخته و اثرات پارامترهايي همچون شكل ابعاد و چيدمان بالهها و نيز قطر لولهها روي مشخصههاي انتقال حرارت و جريان سيال بررسي شد سپس بهينهسازي مولدهاي گردابه از لحاظ زاويه حمله ابعاد و موقعيت جايگيهري آنهها در هندسهه انتخابشهده در بهين يهازده نهوع معرفيشده در فصل پنجم در دستور كار قرار گرفت مبتني بر نتايج اين بررسيها شرايط بهينه براي هر يك از پارامترهاي مهرتبط بها مولهد گردابه تعيين شد مطالعات انجامشده در اين دو قسمت اخير در عدد رينولدز ثابت 3331 و براي سيال عامهل آب انجهام شهد در پايهان بهه بررسي تأثير استفاده همزمان از دو روش غيرفعال افزايش انتقال حرارت يعني كاربرد مولدهاي گردابه و نانوسيال روش تركيبي در مبهدل حرارتي لوله پرهاي بهينهشده در فصل پنجم در محدوده اعداد رينولدز 3311 339 پرداخته شد تمهام مطالعهات انجامشهده در ايهن تحقيهق بهصورت سه بعدي با استفاده از مدل توربوالنسي k SST وجود لوله و مولد گردابه باعث ايجاد جريان مغشوش شده است و توسط نرمافزار فلوئنت انجام شدند نتايج اين تحقيق نشان داد كه كاربرد همزمان نانوسيال و مولد گردابه باعث افزايش قابلتوجهه انتقهال حهرارت شده و افزايش غلظت نانوسيال نيز تأثير مثبتي بر انتقال حرارت داشته و باعث بهبود آن مهيشهود مشهاهده شهد كهه ضهريب انتقهال حهرارت جابهجايي در حالت استفاده همزمان از مولد گردابه و نانوسيال آب 2 TiO با غلظتهاي 1 و 6 به ترتيب حداكثر در حدود 37 و 711 نسبت به حالت استفاده از سيال عامل آب و عدم كاربرد مولدهاي گردابه افزايش يافت كليدواژهها مبدل حرارتي لوله پره مولد گردابه باله مثلثي نانوسيال شبيهسازي عددي افزايش انتقال حرارت بهينهسازي
چكيده انگليسي :
111 Numerical Investigation of Heat Transfer of Nanofluid Flow in Finned Tube Heat Exchangers with Vortex Generator Mehdi Behfard m behfard@me iut ac ir Date of Submission 2014 01 21 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Ahmad Sohankar asohankar@cc iut ac irAbstractThe subject of the heat transfer enhancement has significant interest to develop the compact heat exchangersin order to obtain a high efficiency low cost light weight and size as small as possible Several methods forincreasing the heat transfer rate in heat exchangers including placement turbulence producing devices roughened surfaces and the use of nanofluids has been proposed According to the investigations conducted the combination effects using vortex generators and nanofluids as the techniques of the passive heat transferenhancement in order to improve the performance of finned tube heat exchangers has not been reported inliteratures In this research a numerical investigation of heat transfer and nanofluid flow in finned tube heat exchangerswith delta winglet vortex generators was discussed In the present work the convective heat transfer ofnanofluids with the assumption constant properties and single phase was performed All three dimensionalsimulations were performed using k SST turbulence model by FLUENT software In the first chapter two methods of heat transfer enhancement namely the use of vortex generators andnanofluids has been introduced and in the second chapter a review of numerical and experimental studiesabout the use of vortex generators and nanofluids in variety of heat exchangers is presented In the nextchapter the investigated geometry boundary conditions and equations is described Next three chapters aredevoted to results of this research In the results sections the effects of nanoparticles TiO 2 Al2O3 and CuO and the base fluids water and ethylene glycol on heat transfer pressure drop and the coefficients ofperformance were evaluated Eleven different types of geometries related to tubes and winglet have beeninvestigated and the effects of parameters such as shape dimensions and arrangement of the winglet and alsotubes diameter on heat transfer and fluid flow characteristics were investigated Then the optimization ofvortex generators in terms of the angle of attack dimensions and placement position in selected geometryamong the eleven types introduced previously was determined Based on the survey results the optimalconditions were determined for each of the parameters associated with vortex generators The studiesconducted in the last two sections were performed in fixed Reynolds number of 1000 and for water workingfluid Finally the effects of simultaneous use of the two passive heat transfer enhancement methods namelyuse of vortex generators and nanofluids combined effects in optimized finned tube heat exchanger werediscussed for different Reynolds numbers 300 2200 The present work showed that the simultaneous use ofnanofluid and vortex generator causes significant enhancement on the heat transfer Also the increase ofnanofluid concentration has positive effects on the heat transfer It was observed that the convective heattransfer coefficient increases maximum about 70 and 117 in the case of simultaneous use of vortexgenerator and nanofluid of TiO2 Water with concentrations of 1 and 6 respectively when they werecompared with a case without vortex generator and water as a working fluid Keywordsfinned tube heat exchanger delta winglet vortex generator nanofluid numericalsimulation heat transfer enhancement optimization
استاد راهنما :
احمد سوهانكار
استاد مشاور :
محمدرضا سليم پور
استاد داور :
احمد صداقت، محمدرضا توكلي
