مطالعه تجربی انتقال حرارت جریان نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم در لوله‌های مارپیچ میکروفین‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کاشان-بلوار قطب راوندی-دانشگاه کاشان

2 کاشان*مهندسی مکانیک

3 دانشگاه کاشان

چکیده

بهبود انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در مقاله حاضر، روش‌های غیر فعال بهبود انتقال حرارت با استفاده از لوله‌های مارپیچ میکروفین‌دار و نانوسیال به صورت تجربی مطالعه شده است. در این کار تجربی جریان سیال و انتقال حرارت نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم برای کسر حجمی‌های 0، 5/0 و 1 در لوله میکروفین‌دار مارپیچ شده با دو قطر متفاوت کویل مارپیچ و دو زاویه مارپیچ میکروفین °18 و °25 در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله مارپیچ برای عدد دین در محدوده 500 تا 4000 مطالعه شده است. ضریب انتقال حرارت سمت لوله مارپیچ با استفاده از روش ویلسون پلات اندازه‌گیری شده است. روابط تجربی نیز بر اساس نتایج بدست آمده بر حسب عدد دین، زاویه مارپیچ فین، ارتفاع فین و کسر حجمی نانوسیال ارائه شده‌اند. بر اساس نتایج تجربی با میکروفین‌دار کردن لوله مارپیچ و افزایش زاویه میکروفین و استفاده از نانوسیال انتقال حرارت و افت فشار افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of fluid flow and heat transfer of Al2O3-water nanofluid in helically coiled micro-finned tubes

نویسندگان [English]

  • majid dastmalchi 1
  • Ali Arefmanesh 2
  • Ghanbar Ali Sheikhzadeh 3
1 department of heat and fluid faculty of Mechanical Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
2 Department of Heat and Fluid, Faculty of Mechanical Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
3 Department of Heat and Fluid, Faculty of Mechanical Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده [English]

Inactive methods of enhancing heat transfer in the shell and tube heat exchangers, such as using micro-fins and helically coiled tubes and employing nanofluids as the working fluid, are investigated experimentally. Experiments are carried out to measure the pressure drop and the heat transfer coefficient of the Al2O3-water nanofluid flowing in the shell and helically coiled micro-finned as well as smooth tube heat exchangers. The performed experiments are for the Dean number ranging from 500 to 4000, the fin helix angle between 18 and 25º, and the nanofluid volume fractions of 0, 0.5 1%. The overall heat transfer coefficients of the heat exchangers are calculated using the Wilson plot method. Empirical correlations are proposed for the heat transfer coefficient of nanofluid through the tube-side in terms of the Dean number, the fin helix angle, the fin height and the volume fraction of nanofluid. Based on the experimental results, the microfining of the coiled tube and increasing the microfin helix angle and using nanofluid enhance the heat transfer and increase the pressure drop.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Experimental investigation
  • micro-finned tube
  • helically coiled tube
  • Wilson plot method
  • heat transfer