1- گروه مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران 2- گروه مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران ، Masoud_zareh@iau.ac.ir 3- مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی، مرکز تحقیقاتی صنعت پتروشیمی (RIPI)، تهران، ایران 4- دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
چکیده: (11 مشاهده)
در مطالعه تجربی حاضر، عملکرد حرارتی-هیدرولیکی یک مبدل حرارتی پوسته-لوله مینیکانال با استفاده از نانوسیال آب-گرافن مورد بررسی قرار گرفت. نانوسیال آب-گرافن تهیه شده به روش دو مرحلهای بهعنوان سیال کاری استفاده شد.پایداری نانوسیال با اندازهگیری پتانسیل زتا و بررسی تهنشینی ارزیابی شد؛ مقادیر قدرمطلق پتانسیل زتا در pHبرابر 7 و بالاتر بیش از 30 میلیولت بود و طی 72 ساعت نیز تهنشینی قابل مشاهدهای در سوسپانسیون مشاهده نشد. در این مطالعه از شش کسر حجمی 0/02، 0/1، 0/2، 0/4، 0/6 و 0/8 درصد استفاده شد. پارامترهای کلیدی حرارتی-هیدرولیکی مورد بررسی شامل ضریب انتقال حرارت جابهجایی، ضریب اصطکاک، فاکتور بهبود حرارتی (TEF)، و معیار ارزیابی عملکرد (PEC) بودند. نتایج نشان دادند که استفاده از نانوسیال آب-گرافن در هر کسرحجمی سبب بهبود مشخصههای انتقال حرارت در مقایسه با حالت آب بهعنوان سیال کاری میشود. بهترین عملکرد حرارتی در کسر حجمی 0/6 درصد بهدست آمد؛ در این شرایط، افزایش ضریب اصطکاک نسبت به آب کمتر از ۲۰ درصد باقی ماند و مقدار PECتا حدود 1/35 افزایش یافت. از طرف دیگر، بهترین عملکرد حرارتی-هیدرولیکی در کسرهای حجمی 0/4 و 0/6 درصد بهدست آمدند. در این محدوده، بیشینه مقدارPEC برابر 1/388 در کسر حجمی 0/6 درصد و بیشینه مقدارTEF حدود 1/55 در کسر حجمی 0/4 درصد بهدست آمد که نشاندهنده تعادل مناسب میان بهبود انتقال حرارت و افت فشار است. این یافتهها پتانسیل بالقوه استفاده از نانوسیال آب-گرافن برای بهبود بازده مبدلهای حرارتی کوچک در رژیمهای جریان گذرا را به خوبی نشان میدهد. همچنین نتایج نشان داد که اگرچه استفاده از نانوسیال موجب افزایش ضریب اصطکاک میشود، اما این افزایش از 20% فراتر نرفته و در محدوده قابل قبول عملکردی باقیمانده است. بر این اساس، نانوسیال آب-گرافن میتواند گزینهای مؤثر برای ارتقای عملکرد مبدلهای حرارتی کوچکمقیاس، بهویژه در رژیم جریان گذرا، باشد.
Safarpour M, Zare M, Rashidi A, Javaherdeh K. Experimental Investigation of Heat Transfer Enhancement Indices and Thermal-Hydraulic Performance of a Mini-Channel Shell-and-Tube Heat Exchanger Using Graphene-Water Nanofluid. تبدیل انرژی 2026; 13 (1) :57-70 URL: http://jeed.dezful.iau.ir/article-1-569-fa.html
صفرپور محمد، زارع مسعود، رشیدی علیمراد، جواهرده کوروش. بررسی تجربی شاخصهای بهبود انتقال حرارت و عملکرد ترموهیدرولیکی مبدل حرارتی پوسته لوله مینیکانال با استفاده از نانوسیال آب-گرافن. مهندسی مکانیک تبدیل انرژی. 1405; 13 (1) :57-70
.jpg)
