
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,607,827 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,711 |
پیشبینی الگوی توزیع پارامترهای موثر بر ضریب انتقال حرارت نانوسیال در مبدل حرارتی پوسته و لوله با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی | ||
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی | ||
دوره 14، شماره 4، دی 1401، صفحه 17-35 اصل مقاله (1.72 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/fppj.2022.20156.1703 | ||
نویسندگان | ||
عبدالستار عوض صوفیان1؛ سید مهدی جعفری* 2؛ مهدی کاشانی نژاد2؛ علیرضا صادقی3؛ نرجس ملک جانی4 | ||
1دانشجوی دکتری علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
2استاد گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
3استادیار گروه علوم وصنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
4استادیار گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان | ||
چکیده | ||
چکیده سابقه و هدف: در بین انواع مبدلها، مبدلهای حرارتی پوسته و لوله رایجترین تجهیزات تبادل حرارتی هستند. راندمان انرژی یک مبدل حرارتی را می توان با بهبود ویژگیهای انتقال حرارت افزایش داد. نانوسیالات سوسپانسیونهای کلوئیدی شده نانوذرات در یک سیال پایه هستند. نانوذرات مورد استفاده در نانوسیالها معمولاً از فلزات، اکسیدها، کاربیدها یا نانولولههای کربنی ساخته میشوند. سرعت انتقال حرارت تحت تأثیر خواص ترموفیزیکی نانوسیال است که با افزایش حجم نانوذرات در سیال پایه افزایش مییابد. خواص نانوسیال تحت تأثیر غلظت نانوذرات، سطح خلوص و ساختار متغییر است. هدف اصلی این مقاله ارائه یک بررسی کلی از استفاده از نانوسیال در مبدل های حرارتی پوسته و لوله جهت افزایش ضرایب انتقال حرارت و شبیهسازی پارامترهای موثر در انتقال جریان و حرارت میباشد تا بتوان توزیع دما، سرعت و افت فشار را در نقاط مختلف مبدل حرارتی پیشبینی کرد. مواد و روشها: در این مطالعه، نرم افزار شبیهسازی چند فیزیکی کامسول ورژن 6 برای ساخت یک مدل محاسباتی از مبدل حرارتی پوسته و لوله، به منظور شبیهسازی تغییرات دما، سرعت و افت فشار در مبدل حرارتی استفاده شد. نانوسیال داغ (353.15 درجه کلوین) به عنوان سیال گرم در لوله افقی و آب (298.15 درجه کلوین) نیز از سمت پوسته وارد شده است. نقش مربوط به پارامترهای هندسه مورد استفاده بر میزان انتقال گرما بررسی و ارائه شده است. مشخصات دما و میزان انتقال حرارت کلی از دیواره لوله محاسبه و برای روشهای تئوری، تجربی و عددی با استفاده از مدل انتقال حرارت K-ɛ طراحی شده است. یافتهها: با انجام بررسی دینامیک سیالات محاسباتی محاسبه مقادیر مطلوب هر یک از پارامترهای مورد بررسی، انطباق خوبی بین بررسی دینامیک سیالات محاسباتی و نتایج تجربی حاصل شد. نتایج حاصله از کانتورهای دما، سرعت و افت فشار نشان میدهد که افزودن نانوذرات به سیال میتواند به طور موثری نسبت رسانایی حرارتی سیال را افزایش دهد و دمای نانوذرات افزوده شده با نسبت هدایت حرارتی رابطه مستقیم دارد. تغییرات سرعت در پوسته بسیار ناچیز است و در بیشتر مناطق پوسته سرعت طبق محاسبات عددی و با توجه به نوار رنگی راهنما حدود 0.05 متر بر ثانیه میباشد، ولی در نقاط برخورد جریان با بافلها و ورودی و خروجی مقادیر متفاوت و بین 0.15 تا 0.2 متر بر ثانیه میباشد. از نتایج عددی، فهمیده میشود که مقادیر سرعت در مجاورت دیوارهها بسیار کم است، که به دلیل وجود گرادیان قوی اصطکاک است. با بررسی کانتورهای مربوط به دما میتوان یافت که انتقال حرارت در سراسر طول مبدل یکنواخت نیست و کاهش درجه حرارت در جهت جریان قابل مشاهده است. نتنیجه گیری کلی: استفاده از نانوذره آلومینا در سیال پایه به مقدار 4 درصد باعث افزایش 0.9 درجه کلوین دمای میانگین خروجی در یه سیکل گذر از سیستم شد که با تکرار این سیکل افزایش دما بیشتر و بیشتر میشود. با توجه به کانتور افت فشار، افت فشار نانوسیالات بهمراتب بیشتر از سیال پایه بوده و با افزایش غلظت نانو سیال افت فشار نیز افزایش مییابد. | ||
کلیدواژهها | ||
واژههای کلیدی: مبدل حرارتی؛ شبیهسازی؛ انتقال حرارت؛ نانوسیال | ||
مراجع | ||
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 304 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 308 |