Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
7
1
gregorian
2015
10
1
15
8
online
1
fulltext
fa
مطالعه عددی انتقال حرارت در فیلم تقطیر نانوسیال روی یک صفحه مایل
Numerical Study of Heat Transfer in Film Condensation of Nanofluid on an Inclined Plate
این مقاله به بررسی عددی افزایش انتقال حرارت با استفاده از نانوذرات در پدیده تقطیر سیال روی یک صفحه سرد مایل پرداخته است. برای حل تشابهی معادلات لایه مرزی تقطیر روی سطح از روشهای پرتابی و اویلر اصلاح شده استفاده شده است. اثرات تغییر زاویه سطح، بکارگیری نانوسیالهای مختلف، تغییر در کسرحجمی نانوذرات و عدد ژاکوب بر پروفیل سرعت، دما و عدد نوسلت بررسی شده است. نمودارهای حاصل در موارد مشابه با تئوری نوسلت و مطالعات تحلیلی موجود برای سیال پایه و نانوسیال مقایسه و اعتبارسنجی شده اند. نتایج نشان میدهد که حضور نانوذرات در فیلم مایع تقطیر، انتقال حرارت از آن را افزایش میدهد. با دور شدن سطح از حالت عمودی، تغییرات دما در عرض لایه مرزی نانوسیال به حالت خطی نزدیک شده و در نتیجه انتقال حرارت از آن کاهش مییابد. همچنین میتوان دریافت که عدد نوسلت متوسط تا زاویه سطح 20 درجه، تقریبا ثابت مانده و بعد از آن با شیبی ملایم کاهش مییابد؛ بطوریکه بهعنوان مثال برای نانوسیال آب-اکسید تیتانیوم، با افزایش زاویه عمودی سطح تا 60 درجه، گرادیان دما در حدود 20 درصد کاهش یافته است. علاوه بر آن، مشاهده شد که رابطه نسبت عدد نوسلت نانوسیال به آب خالص، برحسب کسرحجمی نانوذرات بهصورت خطی است که شیب این خط برای نانوسیالهای آب- مس و آب-نقره از سایر نانوسیالهای مطالعه شده بیشتر است؛ یعنی این دو نانوسیال در افزایش انتقال حرارت موثرتر نشان میدهند. نتایج بدست آمده همچنین این مطلب را که تئوری نوسلت در اعداد ژاکوب پایین جواب صحیح می دهد، تائید کرد.
In this paper, the heat transfer enhancement by the nanoparticles in the film condensation of nanofluid over a cooled plate is studied numerically. Shooting method and modified-Euler scheme are employed to solve the condensation boundary layer equations. The effect of changes in the plate angle, nanofluid type, volume fraction of nanoparticles and Jacob number, on the velocity and temperature profiles and Nusselt number are investigated. Resulting graphs are compared and validated with the available theoretical results for the base fluid and nanofluid. The results show that the presence of nanoparticles in the liquid film of condensation increases the heat transfer from it. As the plate distances from the vertical position, the temperature change across the boundary layer is close to linear and thus, the heat transfer descends. Also it can be found that the average Nusselt number is almost constant up to the angle of 20o, and then reduces in a gradual manner, so that for instant, for water-TiO2nanofluid, by increasing the angle up to 60o, the temperature gradient is reduced by about 20 percent. Furthermore, it is seen that the relationship between the ratio of nanofluid to pure water Nusselt number and the nanoparticles volume fraction is linear, while the slope of the line for water-Cu and water-Ag is more than other studied nanofluids, i.e., these two nanofluids are more effective in heat transfer enhancement. The obtained results also confirm the fact that the Nusselt theory is only applicable in low Jacob numbers.
تقطیر لایهای,صفحه مایل,جریان نانوسیال,انتقال حرارت,روش عددی
Film condensation,Inclined plate,Nanofluid flow,Heat Transfer,Numerical method
239
248
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-9513&slc_lang=fa&sid=15
Masoud
Ziaei-Rad
مسعود
ضیایی راد
100319475328460057862
100319475328460057862
Yes
عضو هیات علمی
استادیار دانشگاه اصفهان
Farzaneh
Amani
فرزانه
امانی
100319475328460057861
100319475328460057861
No
دانشجوی کارشناسی ارشد تبدیل انرژی