توصيفگر ها :
انتقال حرارت , ميكروكانال خميده , نانوسيال , جريان آرام
چكيده فارسي :
هدف از اين پايان نامه، بررسي آزمايشگاهي انتقال حرارت نانوسيال سيليكا بر پايه آب ديونيزه داراي غلظت حجمي 05/0 درصد، درميكروكانال هاي خميده داراي خم هاي متوالي، در شرايط دماي ثابت ديواره و در محدوده جريان آرام بوده است. از سه ميكروكانال خميده از جنس مس، داراي شعاع هاي انحنا 5/2، 5 و 5/7 سانتي متر، طول 48 سانتي متر و قطر داخلي 79/0 ميلي متر و يك ميكروكانال مستقيم به طول 34 سانتي متر و قطر داخلي 79/0 ميلي متر استفاده شده است. نتايج بيانگر اين است كه استفاده از ميكروكانال خميده، به علت ايجاد جريان هاي ثانويه و گرداب هاي دين، منجر به افزايش ضريب انتقال حرارت نسبت به ميكروكانال مستقيم مي شود. همچنين،كاهش شعاع انحنا در ميكروكانال هاي خميده به علت شدت يافتن جريان هاي ثانويه، باعث افزايش ضريب انتقال حرارت مي شود. افزايش به ترتيب 50 ، 42 و 26 درصد ضريب انتقال حرارت آب ديونيزه در ميكروكانال خميده داراي شعاع انحنا 5/2، 5 و 5/7 سانتي متر نسبت به ميكروكانال مستقيم مشاهده شده است. به علاوه، استفاده از نانوسيال منجر به افزايش به ترتيب 23، 18 و 17 درصد ضريب انتقال حرارت در ميكروكانال خميده داراي شعاع انحنا 5/2، 5 و 5/7 سانتي متر و 16 درصد در ميكروكانال مستقيم نسبت به آب ديونيزه شده است. استفاده از نانوسيال در ميكروكانال خميده نيز، منجر به افزايش به ترتيب 57، 34 و 29 درصد ضريب انتقال حرارت در ميكروكانال خميده داراي شعاع انحنا 5/2، 5 و 5/7 سانتي متر نسبت به ميكروكانال مستقيم شده است. افزايش ضريب انتقال حرارت نانوسيال در ميكروكانال ها مي تواند ناشي از هدايت حرارتي نانوسيال باشد. همچنين، بيشترين افزايش ضريب انتقال حرارت نانوسيال در ميكروكانال خميده داراي شعاع انحنا 5/2 سانتي متر، نسبت به آب ديونيزه در ميكروكانال مستقيم و برابر با 82 درصد بوده است. افت فشار جريان نيز اندازه گيري شده و ضريب اصطكاك براي ميكروكانال ها محاسبه گرديده است. نتايج بيانگر اين است كه افت فشار در ميكروكانال هاي خميده به علت جريان هاي ثانويه افزايش مي يابد وكاهش شعاع انحنا باعث افزايش ضريب اصطكاك شده است. به ترتيب 27، 16 و 10 درصد افزايش ضريب اصطكاك آب ديونيزه در ميكروكانال خميده داراي شعاع انحنا 5/2، 5 و 5/7 سانتي متر، نسبت به ميكروكانال مستقيم و به ترتيب 17،29 و 13 درصد افزايش ضريب اصطكاك نانوسيال در ميكروكانال خميده داراي شعاع انحنا 5/2، 5 و 5/7 سانتي متر، نسبت به ميكروكانال مستقيم اندازه گيري شده است. همچنين استفاده از نانوسيال باعث افزايش 1 تا 3 درصد ضريب اصطكاك نسبت به آب ديونيزه در ميكروكانال ها شده است.
كلمات كليدي: 1- انتقال حرارت 2- ميكروكانال خميده 3- نانوسيال 4- جريان آرام
چكيده انگليسي :
Experimental investigation on heat transfer of laminar flow of water/silica nanofluid with volumetric concentration of 0.05% in curved microchannels with consecutive bends, at constant wall temperature was the aim of this dissertation. Three curved copper microchannels with the curvature radius of 2.5, 5 and 7.5 cm, length of 48 cm and inner diameter of 0.79 mm and a straight microchannel with length of 34 cm and inner diameter of 0.79 mm have been used. In this study the results indicated that heat transfer coefficient in curved microchannels are greater than straight microchannel due to the creation of secondary flows and Dean vortices. Reducing the curvature radius increased the heat transfer coefficient, as well. Heat transfer coefficient for laminar flow of water increased up to 50%, 42% and 26% in curved microchannels with the curvature radius of 2.5, 5 and 7.5 cm, respectively relative to the straight microchannel. Heat transfer coefficient of nanofluid increased up to 23%, 18% and 17 % for curved microchannels with the curvature radius of 2.5, 5 and 7.5 cm respectively, and 16% for straight microchannel compared to deionized water. Using nanofluid in curved microchannels has also led to increase in heat transfer coefficient compared to straight microchannel up to 57%, 34% and 29% for curved microchannels with the curvature radius of 2.5, 5 and 7.5 cm, respectively. Increasing heat transfer coefficient of nanofluid in microchannels is due to the enhanced thermal conductivity of nanofluid. The greatest increase of nanofluid heat transfer coefficient in the curved microchannel with the curvature radius of 2.5 cm was up to 82%, compared to deionized water in the straight microchannel. The flow pressure drop of the microchannels was also measured and friction factors for microchannels were calculated. The results showed that increased pressure drop in curved microchannels is due to the secondary flows and reducing the curvature radius increased the friction factor. The friction factor of water in curved microchannels with the curvature radius of 2.5, 5 and 7.5 cm increased by 27%, 16% and 10% compared to straight microchannel, respectively. And the friction factor of nanofluid in curved microchannels with the curvature radius of 2.5, 5 and 7.5 cm increased up to 29%, 17% and 13% compared to straight microchannel, respectively. The use of nanofluid increased friction coefficient by 1 to 3% compared to deionized water in the same channels.
Keywords: Heat transfer, Curved microchannel, Nanofluid, Laminar flow
