تحلیل عملکرد حرارتی و انتروپی تولیدی جریان نانوسیال در یک چاه‌گرمایی ذوزنقه‌ای با آرایش‌های مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه کاشان/دانشجو

2 دانشگاه کاشان

چکیده

در این پژوهش مشخصه‌های انتقال‌حرارت و تولید انتروپی جریان آرام نانوسیال آب- آلومینا در یک چاه‌گرمایی میکروکانالی ذوزنقه‌ای به صورت عددی و سه‌بعدی برای شار حرارتی ثابت kW/m2200 ورودی به کف چاه‌گرمایی و با لحاظ نمودن هدایت در قسمت‌های جامد مطالعه شده‌است. معادلات حاکم بر جریان به روش حجم محدود بر مبنای المان محدود حل شده‌است. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر چهار آرایش مختلف ورود/خروج افقی جریان بر روی شاخص‌های حرارتی و تولید انتروپی، با لحاظ اثر حرکت براونی نانوذرات و تغییر خواص نانوسیال با دما، بوده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش افت فشار برای یک کسر حجمی ثابت موجب افزایش عدد ناسلت (بین78/1% تا 88/1%)، کاهش مقاومت حرارتی(بین94/35% تا 41/40%)، کاهش نسبت بیشینه اختلاف دمای کف چاه‌گرمایی به شار حرارتی(بین90/33% تا 60/41%) و کاهش انتروپی تولیدی کل(بین34/24% تا 15/27%) می‌شود. همچنین برای همه آرایش‌ها در یک افت فشار ثابت افزایش کسر‌حجمی باعث افزایش عدد ناسلت(بین88/11% تا 06/12%) و انتروپی تولیدی کل(بین77/1% تا 37/2%) می‌شود، ولی تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر مقاومت حرارتی و نسبت بیشینه اختلاف دمای کف چاه‌گرمایی به شار حرارتی ندارد به طوری‌که با افزایش کسر حجمی از صفر تا 4% تغییرات مقاومت حرارتی و نسبت بیشینه اختلاف دمای کف چاه‌گرمایی به شار حرارتی به ترتیب کمتر

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Thermal performance and entropy generation analyses of nanofluid flow in a trapezoidal heat sink with different arrangements

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Sepehrnia 1
  • Hossein Khorasanizadeh 2
2 University of Kashan
چکیده [English]

In this three dimensional study heat transfer characteristics and entropy generation of Alumina-water nanofluid laminar flow in a trapezoidal microchannel heat sink have been investigated numerically for a constant heat flux of 200 kW/m2 entering from the substrate and by considering conduction in solid parts. The main scope of this study has been investigating the effects of four horizontal inlet/outlets configurations, from different parts of the inlet and outlet chambers, on heat transfer characteristics and entropy generation, whereas the effects of the Brownian motion of nanoparticles and temperature-dependent properties of the nanofluid are considered. The results show that for a constant pressure drop increasing the nanoparticles volume fraction increases the Nusselt number and total entropy generation, while does not have impressive effect on thermal resistance and tetta (temperture uniformity of substrate). Also for a constant volume fraction increasing pressure drop increases Nusselt number, but decreases thermal resistance, tetta and total entropy generation. According to thermal idicators the A-type arrangment performs better. However, in terms of total entropy generation the B-type arrangement has a slightly better performance. In overall due to importance of tetta the A-type arrangement is the optimum arrangement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal performance
  • Entropy generation
  • Microchannel
  • Different arrangements
  • Nanofluid