۰۵/۴
۵/۳۲۵
۷۳۶/۳۱۲
۲۱۰/۳۱۷
۹۹/۰
ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین و عدد ناسلت میانگین بر روی صفحه داغ از لحظه ورود نانوسیال با کسرحجمی ۴% تا لحظه خروج به ازای مکانهای ذکرشده در جدول بصورت زیر بدست می آید:
در صورت استفاده از معادله (۳-۲۲) و (۳-۲۴) برای بدست آوردن ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین و عدد ناسلت میانگین بر روی صفحه داغ، داریم:.
که با میزان محاسبه شده با بهره گرفتن از اعداد جدول، تطابق بسیار خوبی نشان میدهد.
اکنون که میزان محاسبه شده برای ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین و عدد ناسلت میانگین بر روی صفحه داغ با بهره گرفتن از اعداد جدول و نیز حالت استفاده از معادلات (۴-۷) و (۴-۹) تطابق بسیار خوبی نشان میدهد، کلیه محاسبات را با بهره گرفتن از معادلات (۴-۷) و (۴-۹) ادامه میدهیم.
حال محاسبات را برای قطر نانوذره ۲۰ نانومتر و نسبت شارهای متفاوت انجام میدهیم:
حال برای نانوسیال با نانوذرات با قطر ۲۰ و ۸۰ نانومتر با کسر حجمیهای متفاوت و نسبت شارهای مختلف ، ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین و عدد ناسلت میانگین را بدست آورده و تاثیر پارامتر قطر نانوذرات را بر میزان انتقال حرارت را بررسی و مقایسه میکنیم. لازم به ذکر است که کلیه محاسبات در حالت عدد رینولدز ۱۰۰، جریان حالت دائم و رژیم جریان آرام در نظر گرفته شده است. شکل (۴-۹) و شکل (۴-۱۰) برای نانوذرات با قطر ۲۰ نانومتر و شکل (۴-۱۱) و شکل (۴-۱۲) برای نانوذرات با قطر ۸۰ نانومتر برای نانوسیال آب- اکسیدمس آورده شده است.
برای نانوذرات با قطر ۲۰ نانومتر داریم:
شکل(۴-۹): نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین با نسبت شارها
شکل(۴-۱۰): نحوه تغییرات عدد ناسلت میانگین با نسبت شارها در قطر ۲۰ نانومتر
برای نانوذرات با قطر ۸۰ نانومتر داریم:
شکل(۴-۱۱): نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین با نسبت شارها در قطر ۸۰ نانومتر
شکل(۴-۱۲): نحوه تغییرات عدد ناسلت میانگین با نسبت شارها در قطر ۸۰ نانومتر
۴-۳-نتایج:
۱-با کاهش قطر نانوذرات از ۸۰ به ۲۰ نانومتر، درصد افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین، افزایش مییابد.بعنوان مثال میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین نانوسیال با کسر حجمی ۴% ، نسبت شار ۱، قطر ذرات ۲۰ نانومتر، نسبت به آب خالص ۱۱٫۶% افزایش یافته در حالیکه میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین نانوسیال با کسر حجمی ۴% ، نسبت شار ۱، قطر ذرات ۸۰ نانومتر، نسبت به آب خالص ۱۰% افزایش داشته است. و یا در مثالی دیگر میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین نانوسیال با کسر حجمی ۴% ، نسبت شار ۰، قطر ذرات ۲۰ نانومتر، نسبت به آب خالص ۱۸% افزایش یافته در حالیکه میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین نانوسیال با کسر حجمی ۴% ، نسبت شار ۰، قطر ذرات ۸۰ نانومتر، نسبت به آب خالص ۱۶% افزایش داشته است.
۲-با کاهش قطر نانوذرات از ۸۰ به ۲۰ نانومتر، درصد افزایش عدد ناسلت، کاهش مییابد که دلیل آن افزایش ضریب رسانش با کاهش قطر نانوذره و در نتیجه کاهش عدد ناسلت است. بعنوان مثال میزان افزایش ناسلت میانگین نانوسیال با کسر حجمی ۴% ، نسبت شار ۱، قطر ذرات ۲۰ نانومتر، نسبت به آب خالص ۶۴/۱% افزایش یافته در حالیکه میزان افزایش ناسلت میانگین نانوسیال با کسر حجمی ۴% ، نسبت شار ۱، قطر ذرات ۸۰ نانومتر، نسبت به آب خالص ۱/۴% افزایش داشته است.ویا در مثالی دیگر میزان افزایش ناسلت میانگین نانوسیال با کسر حجمی ۴% ، نسبت شار ۰، قطر ذرات ۲۰ نانومتر، نسبت به آب خالص ۸/۷% افزایش یافته در حالیکه میزان افزایش ناسلت میانگین نانوسیال با کسر حجمی ۴% ، نسبت شار ۰، قطر ذرات ۸۰ نانومتر، نسبت به آب خالص ۶۹/۹% افزایش داشته است.
۳-در مجموع، کاهش قطر نانوذرات منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین شده اما از طرفی به دلیل افزایش ضریب رسانایی با کاهش قطر، ناسلت میانگین مقدار کمی کاهش یافته است. در نتیجه تغییر قطر نانوذرات تاثیر چندانی بر بهبود میزان انتقال حرارت ندارد.
۴-در یک قطر ثابت، با کاهش نسبت شارها از ۱ به۰، درصد افزایش ناسلت میانگین به شدت افزایش مییابد.بعنوان مثال با قطر ذرات ۸۰ نانومتر، نسبت شار ۱ ، میزان افزایش ناسلت میانگین نانوسیال با کسرحجمی ۴% نسبت به آب خالص ۶۴/۱% میباشد. در صورتیکه با قطر ذرات ۸۰ نانومتر، نسبت شار ۵/۰ ، میزان افزایش ناسلت میانگین نانوسیال با کسرحجمی ۴% نسبت به آب خالص ۱۹/۷% میباشد. و با قطر ذرات ۸۰ نانومتر، نسبت شار ۰ ، میزان افزایش ناسلت میانگین نانوسیال با کسرحجمی ۴% نسبت به آب خالص ۶۹/۹% است.
در انتها کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای نسبت شارهای متفاوت و کسر حجمی ۴% آورده می شود.
کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای rq=1 و کسر حجمی ۴% نانوسیال در شکل (۴-۱۳) آورده شده است:
شکل(۴-۱۳): کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی به ازای rq=1 و کسر حجمی ۴% نانوسیال
کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای rq=0.5 و کسر حجمی ۴% نانوسیال در شکل (۴-۱۴) آورده شده است:
شکل(۴-۱۴): کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای rq=0.5 و کسر حجمی ۴% نانوسیال
کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای rq=0 و کسر حجمی ۴% نانوسیال در شکل (۴-۱۵) آورده شده است:
شکل(۴-۱۵):کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای rq=0 و کسر حجمی ۴% نانوسیال
فصل ۵:
جمعبندی و پیشنهادها
۵-۱-مقدمه:
نتایج بدست آمده حاصل پردازش های نرم افزار ANSYS-CFX میباشد. این نرم افزار در میان نرم افزارهای موجود از دقت بالایی برخوردار است. در ضمن حل مساله موجود با این نرم افزار برای اولین بار صورت گرفته و نتایج قابل قبولی بدست آمده است. همچنین در تمامی مقالات مشاهده شده توسط اینجانب، همواره کلیه وجوه کانالهای مختلف در حالت شارثابت ویا دمای ثابت قرار دارند و مقالهای که حالت ترکیبی را به همراه داشته باشد ملاحظه نگردید.
۵-۲-روش تکفاز:
. نتایج آزمایشگاهی نشان میدهد هرچه اندازه ذرات استفاده‌شده کوچکتر باشد، مدل تک فاز جوابهای دقیقتری را به دست میدهد و نیز مدل تک فاز برای ذرات با اندازه بزرگتر از ۱۰۰ نانومتر قابل‌استفاده نمی باشد.
با افزایش قطر نانوذرات، رفتار نانوسیال به سمت عدم یکنواختی پیش میرود و برای بدست آوردن جوابهای دقیق لازم است که از معادلات و روابط مربوط به حالت ۲فازی استفاده شود.
۵-۳-اثر تغییر قطر نانوذرات بر میزان انتقال حرارت:
در مجموع، کاهش قطر نانوذرات منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین شده اما از طرفی به دلیل افزایش ضریب رسانایی با کاهش قطر، ناسلت میانگین مقدار کمی کاهش یافته است. در نتیجه تغییر قطر نانوذرات تاثیر چندانی بر بهبود میزان انتقال حرارت ندارد.
۵-۴-اثر تغییر کسرحجمی نانوذرات بر میزان انتقال حرارت:
فرم در حال بارگذاری ...