بررسی عددی تاثیر خواص ترموفیزیکی نانو سیال روغن ترانسفورماتور بر مشخصه‌های جریان سیال و انتقال حرارت در یک لوله افقی در حضور میدان مغناطیسی غیر یکنواخت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 گیلان*مهندسی مکانیک

چکیده

در این مطالعه، جریان هیدرودینامیکی و انتقال حرارت در یک لوله افقی صاف نیمه عایق، تحت انتقال حرارت جابجایی اجباری با شار حرارتی ثابت در حضور میدان مغناطیسی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در نتیجه، اثرات تغییرات چگالی، ظرفیت حرارتی ویژه، ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته سیال وابسته به دما بر مشخصه‎های اصطکاکی جریان و ضریب انتقال حرارت موضعی و متوسط مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا به منظور اعتبارسنجی، نتایج عددی حاضر با نتایج تحلیلی و همچنین نتایج تجربی در یک لوله صاف تحت شار حرارتی ثابت مقایسه شده که از تطابق مطلوبی برخوردار می‌باشد. نتایج نشان می‏دهد که اختلاف چشمگیری بین نتایج خواص ثابت و خواص متغیر برای سیال روغن ترانسفورماتور وجود دارد. تغییرات پروفیل سرعت سیال، منجر به تغییر در مشخصه‎های سیال از جمله ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت شده است. با در نظرگرفتن تغییرات پارامترها نسبت به خواص ثابت مشاهده شد که ویسکوزیته سیال پایه و نانو سیال به ترتیب با تقریب 30 و 25 درصد افزایش در ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک ظاهری نسبت به خواص ثابت، بیشینه اثرگذاری را دارد. با وجود وابستگی خواص حرارتی نانو سیال به ویسکوزیته وابسته به دما، تغییر ضریب هدایت حرارتی منجر به افزایش 35 درصدی ضریب انتقال حرارت در حضور میدان مغناطیسی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of the effect of thermophysical properties of transformer oil nanofluid on characteristics of fluid flow and heat transfer in a horizontal tube in the presence of non-uniform magnetic field

نویسندگان [English]

  • Yahya Malmir Chegini 1
  • nima amani fard 2
1 Faculty of Mechanical Engineering, University of Guilan, Iran
چکیده [English]

In this paper, flow characteristics and heat transfer in a smooth horizontal pipe subjected to forced heat convection with constant wall heat flux in the presence of magnetohydrodynamic has been computationally analyzed. The effects of temperature-dependent density, specific heat capacity, thermal conductivity, and viscosity on heat transfer and frictional flow characteristics of transformer oil and local and average heat transfer coefficient have been numerically investigated. Firstly, to validate, the present numerical result has been compared with the analytical and experimental results through a smooth pipe, which shows a good agreement. A significant deviation between constant and variable property has been achieved. Changes in fluid velocity profiles have led to changes in fluid characteristics including coefficient of friction and heat transfer coefficient. By considering the changes in the parameters, it was observed that the viscosity of the base fluid and the nanofluid have the maximum effect with approximately 30 and 25% increase in heat transfer coefficient and apparent friction coefficient relative to the fixed properties, respectively. Despite the dependence of the thermal properties of the nanofluid on temperature-dependent viscosity, the change in thermal conductivity leads to 35% increase in the heat transfer coefficient in the presence of a magnetic field.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical Analysis
  • Fluid property
  • magnetic field
  • Nanofluid
  • heat transfer