Improvement of Double Tube Heat Exchanger Performance with the Application of Nanofluids using Computational Fluid Dynamics

Sadegh, Kobra and Miroliaei, Alireza and Mirzayi ziapoor, Behrooz (2016) Improvement of Double Tube Heat Exchanger Performance with the Application of Nanofluids using Computational Fluid Dynamics. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
Kobra Sadegh.pdf

Download (439kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

: Due to the increase of the energy demands speed in the world, heat transfer process has been as a main task. In industry and engineering applications, a double pipe heat exchanger has played a vital role, since it is used in industry such as power plant, petrochemical industry, process industry, solar water heater, chemical reactors, and nuclear reactor. A fluid with good heat execution is an effective parameter to increase heat transfer rate in the heat exchangers. In recent years, nanofluids have been introduced as an ideal candidate for enhancing heat transfer. Nanofluids are innovative heat transfer fluids engineered by dispersing metallic or non-metallic nanoparticles in conventional heat transfer fluids. In this study, the effect of various parameters such as volume fraction (0% -3%), temperature of nanofluids (20, 25, 30 ° C) and the effects of shape (spherical and cylindrical), size (from 10 to 100 nanometer) and material (Al2O3, TiO2, CuO) of nanoparticle was investigated numerically aiming to increase heat transfer in double tube heat exchanger in both laminar and turbulent flow in three dimentional mode. The results showed that with increasing the volume fraction and reducing the temperature of nanofluids as well as reducing the size of the nanoparticles, increases the heat transfer and the pressure drop. Results also showed that the Al2O3/H2O nanofluids have the best performance in the heat exchanger. The studies showed that the cylindrical nanoparticles due to their greater thermal conductivity posseses higher Nusselt number.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بهبود عملکرد مبدل حرارتی دو لوله‌ای با کاربرد نانو سیالات با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
Persian Abstract: به علت افزایش سرعت مطالبات انرژی در دنیا، اهمیت بررسی فرآیندهای حرارتی بسیار حائز اهمیت است. در کاربردهای مهندسی و صنعتی، مبدل حرارتی دولوله‌ای نقش حیاتی ایفا می‌کند. این مبدل در صنایعی مانند نیروگاه، صنایع پتروشیمی، صنایع فرآیندی، رآکتورهای شیمیایی و هسته‌ای استفاده می‌شود. از‌این‌رو انتقال حرارت جابه‌جایی در یک مبدل حرارتی دولوله‌ای به‌عنوان یک موضوع جالب تحقیقاتی در دهه‌های گذشته مورد‌توجه قرار گرفته است. هم‌چنین یک سیال با عمل‌کرد حرارتی بالا پارامتر موثری در افزایش انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی است. نانوسیالات طبقه جدیدی از سیالات می‌باشند که با انتشار ذرات فلزی یا غیرفلزی در سیال، عمل‌کرد مبدل حرارتی را بهبود داده‌اند. در این تحقیق تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل کسرحجمی (3%-0%) و دمای نانوسیال (20، 25، 30 درجه سانتی‌گراد) و همچنین تأثیرات شکل ( کروی و استوانه‌ای)، اندازه (100-10 نانومتر) و جنس نانوذره (Al2O3, TiO2, CuO) در افزایش انتقال حرارت مبدل حرارتی دولوله‌ای به‌صورت عددی در جریان آرام و آشفته با روش حجم محدود و در حالت سه‌بعدی بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش کسر‌حجمی و کاهش دمای نانوسیال و همچنین کاهش اندازه‌ی نانوذره، میزان انتقال حرارت و همچنین افت فشار افزایش می‌یابد. همچنین مشاهده شد که بین نانوسیالات بررسی‌شده، نانوسیال Al2O3/H2O بهترین عمل‌کرد را در داخل مبدل حرارتی ایفا می‌کند. مطالعات مربوط به بررسی شکل نانوذره نشان داد که نانوذرات استوانه‌ای به سبب هدایت حرارتی بالایی که دارند، بیش‌ترین عدد ناسلت را در مبدل حرارتی دولوله‌ای به‌خود اختصاص می‌دهند.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Miroliaei, AlirezaUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Mirzayi ziapoor, BehroozUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Date Deposited: 25 Nov 2018 15:30
Last Modified: 25 Nov 2018 15:30
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2142

Actions (login required)

View Item View Item