مطالعه اثر نانو سیال در تبادلگر حرارتی خنک کاری روغن موتور دیزل دریایی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 مربی ، پژوهشگران جوان و باشگاه نخبگان، شعبه شهر کرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران

2 مربی، گروه مکانیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

3 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر به منظور بررسی ثمر بخشی استفاده از نانو سیال در تبادلگر‌های حرارتی خنک کن روغن موتور دیزل دریایی، سه سیال متفاوت با درصد حجمی‌های متفاوتی از مواد نانو (Al2O3) در بازه رینولدزی 3 تا 48 هزار مورد بررسی قرار گرفت. از آنجایی که در تبادلگر‌های حرارتی پوسته و لوله شرط مرزی حاکم در سطح تبادل حرارت، متفاوت از شرط های مرزی مرسوم و معروف دما ثابت یا شار ثابت در دیواره است، به حل همزمان جریان گرم و سرد درون تبادلگر پرداخته شد. تکفاز بودن نانو سیال، از جمله فرضیات بکار گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد اضافه کردن نانوذرات به سیال پایه در رینولدز‌های پایین باعث ضریب عملکرد بالاتری در تبادلگر می‌شود. با افزایش درصد حجمی نانوذرات ضریب عملکرد مبدل کاهش پیدا می‌کند و حالت بهینه و ماکزیمم عملکرد مبدل حرارتی در درصد های حجمی مورد بررسی در رینولدز 20000 برای آب و 12000 برای اتیلن گلایکول اتفاق می‌افتد. به عبارت دیگر انتخاب سیال پایه با ضریب عملکرد بالاتر بسته به محدوده عدد رینولدز دارد. همچنین در این پژوهش به بررسی آب دریا به عنوان یه سیال خنک کننده در دسترس موتور دیزل دریایی پرداخته شد.

کلیدواژه‌ها


[1] سوادکوهی ل ا (1388) بررسی تأثیر تغییر رفتار سامانة خنک کاری موتور 457 LA برعملکرد آن.  فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات موتور 21-16 :16.

[2] Pinto JM, Gut JAW (2002) A screening method for the optimal selection of plate heat exchanger configurations. Brazilian J Chem Eng 19(4): 433-439.

[3]  Chol SUS (1995) Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles. ASME-Publications-Fed 231: 99-106.

[4]  Pak BC, Cho YI (1998) Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particles. Exp Heat Transf An Int J 11(2): 151-170.

[5]  Eastman JA (1999) Novel thermal properties of nanostructured materials. Argonne National Lab, IL (US).

[6]  Heris SZ, Etemad SG, Esfahany MN (2006) Experimental investigation of oxide nanofluids laminar flow convective heat transfer. Int Commun Heat Mass Transf 33(4): 529-535.

[7] هوشمند ا، صداقت ا، سلیم‌پور م‌ر، زرگوشی ع، محسنی ع (1394) بررسی تجربی انتقال حرارت جریان نانوسیال آب/ اکسید تیتانیوم در لوله افقی با نوار پیچه تحت شرایط دمای ثابت دیواره. مجله علمی- پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 172-165 :(3)5.

[8]  Xuan Y, Li Q (2000) Heat transfer enhancement of nanofluids. Int J Heat Fluid Flow 21(1): 58-64.

[9]  Williams W, Buongiorno J, Hu LW (2008) Experimental investigation of turbulent convective heat transfer and pressure loss of alumina/water and zirconia/water nanoparticle colloids (nanofluids) in horizontal tubes. J Heat Transfer 130(4): 42412.

[10] Bianco V, Manca O, Nardini S (2011) Numerical investigation on nanofluids turbulent convection heat transfer inside a circular tube. Int J Therm Sci 50(3): 341-349.

[11] Ruan B, Jacobi AM (2012) Heat transfer characteristics of multiwall carbon nanotube suspensions (MWCNT nanofluids) in intertube falling-film flow. Int J Heat Mass Transf 55(11): 3186-3195.

[12] Ghiaasiaan SM (2011) Convective heat and mass transfer. Cambridge University Press.

[13] Jones WP, Launder B (1972) The prediction of laminarization with a two-equation model of turbulence. Int J Heat Mass Transf 15(2): 301-   314.

[14] Launder BE, Sharma BI (1974) Application of the energy-dissipation model of turbulence to the calculation of flow near a spinning disc. Lett Heat Mass Transf 1(2): 131-137.

[15] Kim J, Kang YT, Choi CK (2004) Analysis of convective instability and heat transfer characteristics of nanofluids. Phys Fluids 16(7): 2395-2401.

[16] Raisi A (2017) Heat transfer in an enclosure filled with a nanofluid and containing a heat-generating conductive body. Appl Therm Eng 110: 469-480.

[17] Corcione M (2011) Empirical correlating equations for predicting the effective thermal conductivity and dynamic viscosity of nanofluids. Energy Convers Manag 52(1): 789-793.