بررسی اثر جهت قرار گیری هیتر و کولر بر عملکرد یک مدار جابهجایی طبیعی مینیاتوری با نانو سیال آب-مس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد علی آباد کتول، دانشگاه آزاد اسلامی، علی آباد کتول، ایران

2 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد علی آباد کتول ، دانشگاه آزاد اسلامی، علی آباد کتول، ایران

10.22060/mej.2019.16499.6407

چکیده

امروزه مدارهای جابجایی طبیعی در سیستمهای صنعتی مختلفی مانند سیستم‌های گرمایش خورشیدی، راکتورهای هسته‌ای، سیستم‌های زمین گرمایی، خنک سازی قطعات الکترونیکی و غیره کاربرد دارند. در یک مدار جابه‌جایی طبیعی، سیال عامل گرمای گرفته شده از منبع گرم (هیتر) را به منبع سرد (کولر) تحویل می‌دهد. هدف اصلی این مقاله، بررسی اثرات جهت قرارگیری هیتر و کولر بر دبی جرمی مدار و توزیع دما در مدار جابه‌جایی طبیعی می‌باشد زیرا دبی جرمی مدار جابه‌جایی طبیعی رابطه مستقیمی با میزان انتقال حرارت دارد. برای رسیدن به این هدف، معادلات حاکم بر مدار جابه‌جایی طبیعی به صورت بدون بعد نوشته می‌شوند. نانو سیال آب - مس به عنوان سیال عامل در نظر گرفته شده و تاثیر درصد نانو ذرات بر دبی جرمی بررسی می‌گردد. همچنین، اثرات دیگر پارامترها مانند قطر لوله‌، ارتفاع مدار، زاویه شیب مدار نسبت به قائم، و توان هیتر بر روی نرخ دبی جرمی مدار و توزیع دما در مدار بررسی می‌گردند. نتایج نشان می‌دهد که افزایش قطر لوله‌های مدار، درصد نانو ذره و توان هیتر باعث افزایش نرخ دبی جرمی می‌گردند. اما با افزایش زاویه شیب مدار نسبت به قائم، نرخ دبی جرمی کاهش می‌یابد. نرخ دبی جرمی با افزایش ارتفاع ممکن است کاهش یا افزایش یابد که بستگی به جهت قرارگیری هیتر و کولر دارد. در یک توان ثابت هیتر، افزایش دمای نانو سیال در هیتر در حالتی که هیتر و کولر هر دو در حالت عمودی قرار می‌گیرند، نسبت به بقیه حالت‌های قرارگیری هیتر وکولر بسیار بیشتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the orientation of the heater and cooler on the performance of a mini natural circulation loop with Water-Cu nanofluid

نویسندگان [English]

  • Seyyed Masoud Seyyedi 1
  • Mehdi Hashemi-Tilehnoee 1
  • A.S. Dogonchi 2
1 Department of Mechanical Engineering, Aliabad Katoul Branch, Islamic Azad University, Aliabad Katoul, Iran
2 Young Researchers and Elite Club, Aliabad Katoul Branch, Islamic Azad University, Aliabad Katoul, Iran
چکیده [English]

Todays, natural circulation loops (NCLs) are used in various industrial applications such as nuclear reactors, geothermal systems, electronic device cooling and so on. In a natural circulation loop, working fluid receives heat from a heat source (heater) and rejects it to a heat sink (cooler). The main objective of this paper is to investigate the effects of orientation of heater and cooler on the mass flow rate and temperature distribution in the natural circulation loop since the mass flow rate of the natural circulation loop is directly related to the heat transfer rate .The governing equations of the natural circulation loop are written as dimensionless form Cu-Water nanofluid considered as the working fluid and the effect of nanoparticles percentage on mass flow rate is investigated. Also, the effects of other parameters such as pipe diameter, height of the loop, loop inclination angle and the heater power on the mass flow rate of the loop and temperature distribution are investigated. The results show that increasing the diameter of the pipes, the percentage of nanoparticles, and the heater power increase the mass flow rate. However, the mass flow rate decreases with increasing loop inclination angle. The mass flow rate may be decreased or increased with increasing height depending on the orientation of the heater and cooler. In a constant heater power, the increase in the temperature of the nanofluid is much higher than other orientations when both the heater and the cooler are in the vertical position.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mini natural circulation loop
  • Mass flow rate
  • Heater and cooler
  • Nanofluid