Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik.CSS laguntza mugatua duen arakatzailearen bertsioa erabiltzen ari zara.Esperientzia onena lortzeko, eguneratutako arakatzailea erabiltzea gomendatzen dugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea).Horrez gain, etengabeko laguntza bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe erakusten dugu.
Diapositiba bakoitzeko hiru artikulu erakusten dituzten graduatzaileak.Erabili atzeko eta hurrengo botoiak diapositibetan zehar mugitzeko, edo amaierako diapositiba kontroladorearen botoiak diapositiba bakoitzean mugitzeko.
304 10 * 1mm altzairu herdoilgaitzezko hodiak txinan
Tamaina: 3/4 hazbete, 1/2 hazbete, 1 hazbete, 3 hazbete, 2 hazbete
Unitatea Hodiaren Luzera: 6 metro
Altzairu kalifikazioa: 201, 304 ETA 316
Kalifikazioa: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Materiala: ALTZAIRUA
Egoera: Berria
Altzairu herdoilgaitzezko hodi bobina
Tamaina: 3/4 hazbete, 1/2 hazbete, 1 hazbete, 3 hazbete, 2 hazbete
Unitatea Hodiaren Luzera: 6 metro
Altzairu kalifikazioa: 201, 304 ETA 316
Kalifikazioa: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Materiala: ALTZAIRUA
Egoera: Berria
Nanofluido kobalenteak eta ez-kobalenteak 45° eta 90°-ko helize-angeluak dituzten zinta bihurrituekin hornitutako hodi biribiletan probatu ziren.Reynolds zenbakia 7000 ≤ Re ≤ 17000 zen, propietate termofisikoak 308 K-tan ebaluatu ziren. Eredu fisikoa zenbakiz ebazten da bi parametroko biskositate nahasiaren eredua erabiliz (SST k-omega turbulentzia).ZNP-SDBS@DV eta ZNP-COOH@DV nanofluidoen kontzentrazioak (%0,025, %0,05 eta %0,1 pisu) kontuan hartu dira lanean.Hodi bihurrituen hormak 330 K-ko tenperatura konstantean berotzen dira. Oraingo azterketan sei parametro hartu dira kontuan: irteerako tenperatura, bero-transferentzia-koefizientea, batez besteko Nusselt kopurua, marruskadura-koefizientea, presio-galera eta errendimenduaren ebaluazio-irizpideak.Bi kasuetan (45° eta 90°-ko helize-angelua), ZNP-SDBS@DV nanofluidoak ZNP-COOH@DV baino ezaugarri termiko-hidrauliko handiagoak erakutsi zituen, eta masa-frakzioa handituz joan zen, adibidez, 0,025 pisua.eta 0,05 pisua.1,19 da.% eta % 1,26 - 0,1 pisua.Bi kasuetan (helize-angelua 45° eta 90°), ezaugarri termodinamikoen balioak GNP-COOH@DW erabiltzean 1,02 dira % 0,025 pisurako, 1,05 % 0,05 pisurako.eta 1,02 % 0,1 pisurako.
Bero-trukagailua hozte- eta berotze-eragiketetan beroa transferitzeko erabiltzen den gailu termodinamiko bat da.Bero-trukagailuaren propietate termiko-hidraulikoek bero-transferentzia-koefizientea hobetzen dute eta laneko fluidoaren erresistentzia murrizten dute.Bero-transferentzia hobetzeko hainbat metodo garatu dira, turbulentziaren indartzaileak2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 eta nanofluidoak12,13,14,15 barne.Zinta bihurritua sartzea bero-trukagailuetan bero-transferentzia hobetzeko metodorik arrakastatsuenetako bat da, mantentze-erraztasunagatik eta kostu baxuagatik7,16.
Zenbait ikerketa esperimental eta konputazionaletan, zinta bihurrituen txertaketak dituzten nanofluidoen eta bero-trukagailuen nahasteen propietate hidrotermalak aztertu ziren.Lan esperimental batean, hiru nanofluido metaliko ezberdinen (Ag@DW, Fe@DW eta Cu@DW) propietate hidrotermalak aztertu ziren orratz bihurritutako zinta (STT) bero-trukagailu batean17.Oinarrizko hodiarekin alderatuta, STT-ren bero-transferentzia koefizientea % 11 eta % 67 hobetzen da.SST diseinua ikuspegi ekonomikotik onena da eraginkortasunari dagokionez α = β = 0,33 parametroarekin.Gainera, Ag@DW-rekin n % 18,2ko igoera ikusi zen, nahiz eta presio galeraren gehienezko igoera % 8,5 baino ez izan.Bero-transferentziaren eta presio-galeren prozesu fisikoak turbuladore harildunekin edo gabe tutu zentrokideetan aztertu ziren, konbekzio behartua duen Al2O3@DW nanofluidoaren fluxu nahasia erabiliz.Gehienezko batez besteko Nusselt kopurua (Nuavg) eta presio-galera Re = 20.000-n ikusten dira bobinaren pasua = 25 mm eta Al2O3@DW nanofluido % 1,6 bol.Laborategiko azterketak ere egin dira WC txertaketarekin ia zirkular hodietatik igarotzen diren grafeno oxidoaren nanofluidoen bero-transferentzia eta presio galeraren ezaugarriak aztertzeko.Emaitzek erakutsi zuten % 0,12 vol -GO@DWk % 77 inguru handitu zuela bero-transferentzia konbektiboaren koefizientea.Beste ikerketa esperimental batean, nanofluidoak (TiO2@DW) garatu ziren zinta bihurritudun txertatzeekin hornitutako zulodun hodien ezaugarri termiko-hidraulikoak aztertzeko20.1,258ko eraginkortasun hidrotermiko maximoa 0,15 bol%-TiO2@DW erabiliz lortu da 45° inklinatutako ardatzetan txertatuta 3,0 bira-faktorearekin.Simulazio-eredu monofasikoak eta bifasikoak (hibridoak) CuO@DW nanofluidoen fluxua eta bero-transferentzia kontuan hartzen dituzte hainbat solido-kontzentraziotan (%1-4% bol.%)21.Zinta bihurritu batekin txertatutako hodiaren gehienezko eraginkortasun termikoa 2,18koa da, eta bi zinta bihurrituekin txertatutako hodi bat baldintza berdinetan 2,04koa (bifasiko eredua, Re = 36.000 eta % 4 bol.).Karboximetil zelulosaren (CMC) eta kobre oxidoaren (CuO) nanofluido nahasi ez-newtoniarra hodi nagusietan eta txertaketa bihurrituak dituzten hodietan ikertu da.Nuavg-ek %16,1eko hobekuntza erakusten du (hoditeria nagusiarentzat) eta %60koa ((H/D = 5) ratioarekin (H/D = 5) erlazionatutako hoditeriarako).Orokorrean, bira-zinta erlazio txikiagoak marruskadura-koefiziente handiagoa dakar.Azterketa esperimental batean, zinta bihurritua (TT) eta bobinak (VC) duten tutuek bero-transferentziaren eta marruskadura-koefizientearen propietateetan duten eragina aztertu da CuO@DW nanofluidoak erabiliz.0,3 vol. erabiliz.%-CuO@DW Re = 20.000-n VK-2 hodiaren bero-transferentzia % 44,45eko gehienezko balioa handitzea ahalbidetzen du.Horrez gain, pare bihurritutako kablea eta bobinaren txertaketa muga-baldintza berdinetan erabiltzean, marruskadura koefizientea 1,17 eta 1,19 faktoreetan handitzen da DWrekin alderatuta.Oro har, bobinetan txertatutako nanofluidoen eraginkortasun termikoa hobea da hari harietan sartutako nanofluidoena baino.Nanofluido nahasi baten (MWCNT@DW) jarioaren ezaugarri bolumetrikoa aztertu zen hari espiral batean sartutako hodi horizontal baten barruan.Errendimendu termikoaren parametroak > 1 izan ziren kasu guztietan, eta horrek adierazten du nanofluidikaren konbinazioak bobinaren txertaketarekin bero-transferentzia hobetzen duela ponparen potentzia kontsumitu gabe.Laburpena—Al2O3 + TiO2@DW nanofluidoaren fluxu nahasi baten baldintzetan aztertu dira bi hodietako bero-trukagailu baten ezaugarri hidrotermikoak, bihurri-bihurritutako V-formako zinta (VcTT) eraldatuz egindako txertaketa ezberdinekin.Oinarrizko hodietako DWrekin alderatuta, Nuavg-ek %132ko hobekuntza nabarmena du eta %55erainoko marruskadura-koefizientea.Horrez gain, Al2O3+TiO2@DW nanokonpositearen eraginkortasun energetikoa bi hodiko bero-trukagailu batean26 eztabaidatu zen.Haien azterketan, Al2O3 + TiO2@DW eta TT erabiltzeak exergiaren eraginkortasuna hobetu zuela aurkitu zuten DWrekin alderatuta.VcTT turbuladoredun bero-trukagailu tubular zentrokideetan, Singh-ek eta Sarkar27-ek fase-aldaketako materialak (PCM) erabili zituzten, nanofluido bakar/nanokonposatu sakabanatuak (Al2O3@DW PCM-rekin eta Al2O3 + PCM).Bero-transferentzia eta presio-galera handitu egiten direla jakinarazi dute bihurgune-koefizientea txikiagotu eta nanopartikulen kontzentrazioa handitu ahala.V-koska sakonera-faktore handiagoak edo zabalera-faktore txikiagoak bero-transferentzia eta presio-galera handiagoak eman ditzake.Horrez gain, grafeno-platinoa (Gr-Pt) beroa, marruskadura eta entropia sortzeko tasa orokorra ikertzeko erabili da 2-TT28 txertaketak dituzten hodietan.Haien azterketak erakutsi zuen (Gr-Pt) ehuneko txikiagoak nabarmen murrizten zuela bero-entropia-sorkuntza marruskadura-entropia-garapen handiagoarekin alderatuta.Al2O3@MgO nanofluido mistoak eta WC konikoa nahasketa ontzat har daitezke, proportzioa handitzeak (h/Δp) bi hodiko bero-trukagailu baten errendimendu hidrotermikoa hobetu dezakeelako 29 .Zenbakizko eredu bat erabiltzen da bero-trukagailuen energia-aurrezpena eta ingurumen-errendimendua ebaluatzeko, DW30-n esekita dauden hiru zatitako nanofluido hibrido (THNF) (Al2O3 + grafenoa + MWCNT) dituztenak.Errendimenduaren Ebaluazio Irizpideak (PEC) 1,42-2,35 bitartekoak direla eta, Depressed Twisted Turbulizer Insert (DTTI) eta (Al2O3 + Grafenoa + MWCNT) konbinazioa behar da.
Orain arte, fluido termikoen fluxu hidrodinamikoan funtzionalizazio kobalenteak eta ez-kobalenteak duen paperari arreta gutxi jarri zaio.Ikerketa honen helburu zehatza nanofluidoen (ZNP-SDBS@DV) eta (ZNP-COOH@DV) zinta bihurrituen txertatzeetan 45° eta 90°-ko helize-angeluak dituzten ezaugarri termiko-hidraulikoak alderatzea izan zen.Propietate termofisikoak Tin = 308 K-tan neurtu dira. Kasu honetan, hiru masa-frakzio hartu dira kontuan konparazio-prozesuan, adibidez (% 0,025 pisu, % 0,05 pisu eta % 0,1 pisu).Ezaugarri termiko-hidraulikoak ebazteko 3D turbulent flow ereduan (SST k-ω) ebakidura-tentsioaren transferentzia erabiltzen da.Horrela, ikerketa honek ekarpen handia egiten du propietate positiboak (bero-transferentzia) eta propietate negatiboak (marruskaduran presio-jaitsiera) aztertzeko, ezaugarri termiko-hidraulikoak eta benetako lan-fluidoen optimizazioa frogatuz horrelako ingeniaritza-sistemetan.
Oinarrizko konfigurazioa hodi leuna da (L = 900 mm eta Dh = 20 mm).Txertatutako zintaren neurriak (luzera = 20 mm, lodiera = 0,5 mm, profila = 30 mm).Kasu honetan, profilaren luzera, zabalera eta trazua 20 mm, 0,5 mm eta 30 mm-koak ziren, hurrenez hurren.Zinta bihurrituak 45° eta 90°-tan inklinatzen dira.Hainbat lan-fluido, hala nola DW, nanofluido ez-kobalenteak (GNF-SDBS@DW) eta nanofluido kobalenteak (GNF-COOH@DW) Tin = 308 K-tan, hiru masa-kontzentrazio ezberdin eta Reynolds-zenbaki desberdinak.Probak bero-trukagailuaren barruan egin dira.Hodi espiralaren kanpoko horma 330 K-ko gainazaleko tenperatura konstantean berotu zen, bero-transferentzia hobetzeko parametroak probatzeko.
irudian.1. irudiak eskematikoki zinta bihurritu bat sartzeko hodi bat erakusten du, aplikagarriak diren muga-baldintzak eta sare-eremua.Lehen esan bezala, abiadura eta presioaren muga-baldintzak helizearen sarrera eta irteera zatiei aplikatzen zaizkie.Gainazaleko tenperatura konstantean, irristagaitza ez den baldintza ezartzen zaio hodiaren horman.Gaur egungo zenbakizko simulazioak presioan oinarritutako soluzio bat erabiltzen du.Aldi berean, programa bat (ANSYS FLUENT 2020R1) erabiltzen da ekuazio diferentzial partzial bat (PDE) ekuazio aljebraikoen sistema bihurtzeko bolumen finituaren metodoa (FMM) erabiliz.Bigarren ordenako SIMPLE metodoa (metodo erdi-inplizitua presio-menpeko ekuazio sekuentzialetarako) abiadura-presioarekin lotuta dago.Azpimarratu behar da masa, momentu eta energia ekuazioetarako hondarren konbergentzia 103 eta 106 baino txikiagoa dela, hurrenez hurren.
p Domeinu fisikoen eta konputazionalaren diagrama: (a) helize-angelua 90°, (b) helize-angelua 45°, (c) helikidalik gabeko pala.
Nanofluidoen propietateak azaltzeko eredu homogeneo bat erabiltzen da.Oinarrizko fluidoan (DW) nanomaterialak sartuz, propietate termiko bikainak dituen fluido jarraitua sortzen da.Zentzu honetan, oinarrizko fluidoaren eta nanomaterialaren tenperatura eta abiadurak balio bera dute.Goiko teoriak eta hipotesiak direla eta, fluxu monofasiko eraginkorrak lan egiten du ikerketa honetan.Hainbat ikerketek frogatu dute fluxu nanofluidikoaren teknika monofasikoen eraginkortasuna eta aplikagarritasuna31,32.
Nanofluidoen fluxuak newtoniar nahasia, konprimigaitza eta geldia izan behar du.Konpresio-lanak eta beroketa likatsuak ez dute garrantzirik ikerketa honetan.Horrez gain, hodiaren barruko eta kanpoko hormen lodiera ez da kontuan hartzen.Beraz, eredu termikoa definitzen duten masa, momentua eta energia kontserbatzeko ekuazioak honela adieraz daitezke:
non \(\overrightarrow{V}\) batez besteko abiadura bektorea den, Keff = K + Kt nanofluido kobalenteen eta ez-kobalenteen eroankortasun termiko eraginkorra den eta ε energia xahutze-tasa.Taulan agertzen diren nanofluidoen propietate termofisiko eraginkorrak, dentsitatea (ρ), biskositatea (μ), bero-ahalmen espezifikoa (Cp) eta eroankortasun termikoa (k) barne, azterketa esperimental batean neurtu ziren 308 K1-ko tenperaturan erabilitakoan. simulagailu hauetan.
Ohiko eta TT hodietan nanofluido nahasien fluxuaren zenbakizko simulazioak Reynolds-en 7000 ≤ Re ≤ 17000 zenbakietan egin ziren. Simulazio hauek eta bero-transferentzia konbektiboaren koefizienteak Mentorren κ-ω turbulentzia-eredua erabiliz aztertu ziren ebakidura-esfortzuaren transferentziaren (SST) Reynolds turbulentziaren batez bestekoa. Navier-Stokes eredua, ikerketa aerodinamikoan erabili ohi dena.Gainera, modeloak horma-funtziorik gabe funtzionatzen du eta zehatza da 35,36 hormetatik gertu.(SST) κ-ω turbulentzia-ereduaren ekuazioak gobernatzen dituztenak hauek dira:
non \(S\) tentsio-abiaduraren balioa den eta \(y\) ondoko gainazalarekiko distantzia den.Bitartean, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) eta \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) ereduko konstante guztiak adierazten dituzte.F1 eta F2 funtzio mistoak dira.Oharra: F1 = 1 muga-geruzan, 0 datorren jarioan.
Errendimenduaren ebaluazio-parametroak bero-transferentzia konbektibo nahasia, nanofluido kobalentea eta ez-kobalentea aztertzeko erabiltzen dira, adibidez31:
Testuinguru honetan, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) eta (\(\mu\)) dentsitatea, fluidoaren abiadura erabiltzen dira , diametro hidraulikoa eta biskositate dinamikoa.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - isurtzen ari den fluidoaren bero-ahalmen espezifikoa eta eroankortasun termikoa.Era berean, (\(\dot{m}\)) masa-fluxuari dagokio, eta (\({T}_{out}-{T}_{in}\)) sarrerako eta irteerako tenperatura-diferentziari dagokio.(NFs) nanofluido kobalente eta ez-kobalenteei egiten die erreferentzia, eta (DW) ur destilatuari (oinarrizko fluidoari).\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in }\right)}{2}\) eta \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
Oinarrizko fluidoaren (DW), nanofluido kobalentea (GNF-SDBS@DW) eta nanofluido kobalentearen (GNF-COOH@DW) propietate termofisikoak argitaratutako literaturatik (ikasketa esperimentalak) hartu ziren, Sn = 308 K, honela. 134. taulan ageri den. Masa-ehuneko ezagunak dituen nanofluido ez-kobalentea (GNP-SDBS@DW) lortzeko esperimentu tipiko batean, balantza digital batean GNP primarioen gramo batzuk pisatu ziren hasieran.SDBS/bertako BPGaren pisu-erlazioa (0,5:1) DWn haztatuta dago.Kasu honetan, (COOH-GNP@DW) nanofluido kobalenteak GNPren gainazalean karboxilo-taldeak gehituz sintetizatu ziren HNO3 eta H2SO4-ren bolumen-erlazioa (1:3) oso azidoa den medio bat erabiliz.Nanofluido kobalenteak eta ez-kobalenteak DWn eseki ziren hiru pisu-ehuneko desberdinetan, hala nola % 0,025 pisuan, % 0,05 pisuan.eta masaren %0,1.
Sarearen independentzia probak lau domeinu konputazional ezberdinetan egin ziren, sarearen tamainak simulazioan eraginik ez duela ziurtatzeko.45°-ko tortsio-hodiaren kasuan, unitate-tamaina 1,75 mm-ko unitate-kopurua 249.033 da, unitate-tamaina 2 mm-koa 307.969 da, unitate-tamaina 2,25 mm-ko unitate kopurua 421.406 da eta unitate kopurua. unitate-tamaina 2 ,5 mm 564 940 hurrenez hurren.Gainera, 90°-ko tutu bihurrituaren adibidean, 1,75 mm-ko elementuaren tamaina duten elementuen kopurua 245.531 da, 2 mm-ko elementuaren tamaina duten elementuen kopurua 311.584 da, 2,25 mm-ko elementuaren tamaina duten elementuen kopurua. 422.708, eta 2,5 mm-ko elementuen tamaina duten elementuen kopurua 573.826 da, hurrenez hurren.(Tout, htc eta Nuavg) bezalako propietate termikoen irakurketen zehaztasuna handitu egiten da elementu kopurua gutxitu ahala.Aldi berean, marruskadura koefizientearen eta presio jaitsieraren balioen zehaztasunak portaera guztiz desberdina erakutsi zuen (2. irudia).Sarea (2) erabili zen sareta-eremu nagusi gisa simulatutako kasuaren ezaugarri termiko-hidraulikoak ebaluatzeko.
Bero-transferentzia eta presio-jaitsieraren errendimendua probatzea saretik independenteki 45° eta 90°-tan bihurritutako DW tutu bikoteak erabiliz.
Gaur egungo zenbakizko emaitzak bero-transferentziaren errendimendurako eta marruskadura-koefizienterako balioztatu dira, hala nola, Dittus-Belter, Petukhov, Gnelinsky, Notter-Rouse eta Blasius bezalako korrelazio enpiriko eta ekuazio enpiriko ezagunak erabiliz.Konparazioa 7000≤Re≤17000 baldintzapean egin zen.irudaren arabera.3. simulazioaren emaitzen eta bero-transferentziaren ekuazioaren arteko batez besteko eta gehienezko erroreak %4,050 eta 5,490 (Dittus-Belter), %9,736 eta %11,33 (Petukhov), %4,007 eta %7,483 (Gnelinsky), eta %3,883 eta %4. Nott-Belter).Arrosa).Kasu honetan, simulazioaren emaitzen eta marruskadura-koefizientearen ekuazioaren arteko batez besteko eta gehienezko erroreak %7,346 eta %8,039 (Blasius) eta %8,117 eta %9,002 (Petukhov) dira, hurrenez hurren.
DWren bero-transferentzia eta propietate hidrodinamikoak Reynolds-en hainbat zenbakitan zenbakizko kalkuluak eta korrelazio enpirikoak erabiliz.
Atal honetan hiru masa-frakzio desberdinetan dauden nanofluido ez-kobalenteen (LNP-SDBS) eta kobalenteen (LNP-COOH) propietate termikoak eta Reynolds-en zenbakiak oinarrizko fluidoarekiko (DW) batez besteko gisa aztertzen dira.Harildutako uhal-trukagailuen bi geometria (helize-angelua 45° eta 90°) eztabaidatzen da 7000 ≤ Re ≤ 17000. Irudian.4. irudiak nanofluidoaren irteerako batez besteko tenperatura erakusten du oinarri-fluidora (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \) ) (% 0,025 pisu, % 0,05 pisu eta % 0,1 pisu).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) beti 1 baino txikiagoa da, hau da, irteerako tenperatura ez-kobalentea (VNP-SDBS) eta kobalentea (VNP-COOH) nanofluidoak tenperaturaren azpitik daude oinarrizko likidoaren irteeran.Murrizketa baxuenak eta altuenak %-0,1 pisu-COOH@GNPs eta %0,1 pisu-SDBS@GNPs izan ziren, hurrenez hurren.Fenomeno hau masa-frakzio konstante batean Reynolds zenbakiaren igoeraren ondorioz gertatzen da, eta horrek nanofluidoaren propietateen aldaketa dakar (hau da, dentsitatea eta biskositate dinamikoa).
5. eta 6. irudiek nanofluidoaren (DW) batez besteko bero-transferentziaren ezaugarriak erakusten dituzte (% 0,025 pisuan, % 0,05 pisuan eta % 0,1 pisuan).Bero-transferentziaren batez besteko propietateak 1 baino handiagoak dira beti, hau da, nanofluido ez-kobalenteen (LNP-SDBS) eta kobalenteen (LNP-COOH) bero-transferentziaren propietateak hobetu egiten dira oinarrizko fluidoarekin alderatuta.0,1 wt%-COOH@GNPs eta 0,1 wt%-SDBS@GNPs-ek irabazi txikiena eta altuena lortu zuten, hurrenez hurren.Reynolds zenbakia handitzen denean 1. hodiaren fluidoen nahasketa eta turbulentzia handiagoaren ondorioz, bero-transferentziaren errendimendua hobetzen da.Hutsune txikien bidez jariakinek abiadura handiagoa lortzen dute, abiadura/bero muga-geruza meheagoa da eta horrek bero-transferentzia-tasa handitzen du.Oinarrizko fluidoari nanopartikula gehiago gehitzeak emaitza positiboak zein negatiboak izan ditzake.Efektu onuragarriak nanopartikulen talkak areagotzea, fluidoen eroankortasun termikoaren eskakizun onak eta bero transferentzia hobetzea dira.
Nanofluidoaren bero-transferentzia koefizientea oinarri-fluidoaren arabera, Reynolds zenbakiaren arabera, 45° eta 90°-ko hodietarako.
Aldi berean, efektu negatiboa nanofluidoaren biskositate dinamikoa handitzea da, eta horrek nanofluidoaren mugikortasuna murrizten du, eta horrela batez besteko Nusselt kopurua (Nuavg) murrizten da.Nanofluidoen (ZNP-SDBS@DW) eta (ZNP-COOH@DW) eroankortasun termikoa handitzea DW37n esekita dauden grafenozko nanopartikulen mugimendu browniarraren eta mikrokonbekzioaren ondorioz izan beharko litzateke.Nanofluidoaren (ZNP-COOH@DV) eroankortasun termikoa nanofluidoaren (ZNP-SDBS@DV) eta ur destilatuarena baino handiagoa da.Oinarrizko fluidoari nanomaterial gehiago gehitzeak haien eroankortasun termikoa areagotzen du (1. taula)38.
7. irudiak nanofluidoen batez besteko marruskadura-koefizientea oinarrizko fluidoarekin (DW) (f(NFs)/f(DW)) ehuneko masan (%0,025, %0,05 eta %0,1).Batez besteko marruskadura-koefizientea ≈1 da beti, hau da, ez-kobalenteak (GNF-SDBS@DW) eta kobalenteak (GNF-COOH@DW) nanofluidoek oinarrizko fluidoaren marruskadura-koefiziente bera dute.Espazio gutxiago duen bero-trukagailuak fluxuaren oztopo gehiago sortzen du eta fluxuaren marruskadura areagotzen du1.Funtsean, marruskadura-koefizientea pixka bat handitzen da nanofluidoaren masa-frakzioa handitzen den heinean.Marruskadura-galera handiagoak nanofluidoaren biskositate dinamiko handitzeak eta gainazaleko ebakidura-esfortzua areagotzeak eragiten ditu oinarrizko fluidoan nanografenoaren masa-portzentaje handiagoarekin.(1) taulak erakusten du nanofluidoaren (ZNP-SDBS@DV) nanofluidoaren (ZNP-COOH@DV) pisu-ehuneko berdinean baino handiagoa dela, eta horrek gainazaleko efektuak gehitzearekin lotuta dago.agente aktiboak nanofluido ez-kobalente batean.
irudian.8. irudian nanofluidoa oinarrizko fluidoarekin (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) (% 0,025, % 0,05 eta % 0,1) ageri da. ).Kobalente ez-kobalenteak (GNPs-SDBS@DW) nanofluidoak batez besteko presio-galera handiagoa erakutsi zuen, eta masa-ehunekoa %2,04ra igo zen %0,025 pisurako, %2,46% %0,05 pisurako.eta % 3,44 % 0,1 pisurako.kaxa handitzearekin (helize-angelua 45° eta 90°).Bien bitartean, nanofluidoak (GNPs-COOH@DW) batez besteko presio-galera txikiagoa izan zuen, % 1,31tik % 0,025 pisuan handituz.% 1,65 arte % 0,05 pisuarekin.%0,05 pisu-galera-COOH@NP eta %0,1 pisu-COOH@NP-ko batez besteko presio-galera %1,65 da.Ikusten denez, presio-jaitsiera handitu egiten da Re zenbakia hazi ahala kasu guztietan.Re balio handietan presio-jaitsiera handitzea bolumen-fluxuaren menpekotasun zuzenak adierazten du.Hori dela eta, hodiaren Re zenbaki handiagoak presio jaitsiera handiagoa dakar, eta horrek ponparen potentzia handitzea eskatzen du39,40.Gainera, presio-galerak handiagoak dira azalera handiagoak sortzen dituen zurrunbiloen eta turbulentziaren intentsitate handiagoaren ondorioz, eta horrek presio- eta inertzi-indarren elkarrekintza areagotzen du muga-geruzan1.
Oro har, errendimenduaren ebaluazio-irizpideak (PEC) nanofluido ez-kobalenteak (VNP-SDBS@DW) eta kobalenteak (VNP-COOH@DW) irudietan agertzen dira.9. Nanofluidoak (ZNP-SDBS@DV) (ZNP-COOH@DV) baino PEC balio handiagoak erakutsi zituen bi kasuetan (helize-angelua 45° eta 90°) eta masa-frakzioa handituz hobetu zen, adibidez, 0.025. % pisua1,17 da, % 0,05 1,19 eta % 0,1 1,26.Bien bitartean, nanofluidoak (GNPs-COOH@DW) erabiliz PEC balioak 1,02% 0,025 pisurako, 1,05%% 0,05 pisurako, 1,05%% 0,1 pisurako.bi kasuetan (helize-angelua 45° eta 90°).1.02.Oro har, Reynolds-en kopurua handituz gero, eraginkortasun termiko-hidraulikoa nabarmen gutxitzen da.Reynolds zenbakia handitzen den heinean, eraginkortasun termiko-hidraulikoaren koefizientearen beherakada sistematikoki lotzen da (NuNFs/NuDW) eta (fNFs/fDW) gutxitzearekin.
Nanofluidoen propietate hidrotermikoak oinarrizko fluidoei dagokienez, Reynolds zenbakien arabera, 45° eta 90° angeluak dituzten hodietarako.
Atal honetan uraren (DW), ez-kobalentea (VNP-SDBS@DW) eta kobalentea (VNP-COOH@DW) nanofluidoen propietate termikoak aztertzen dira hiru masa-kontzentrazio desberdinetan eta Reynolds-zenbakietan.Bi gerriko bero-trukagailuaren geometria 7000 ≤ Re ≤ 17000 tartean hartu ziren kontuan ohiko hodiekiko (helize-angeluak 45° eta 90°) batez besteko errendimendu termiko-hidraulikoa ebaluatzeko.irudian.10. irudiak irteerako uraren eta nanofluidoen tenperatura batez besteko gisa erakusten du (helize angelua 45° eta 90°) hodi arrunt baterako (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {T} _{kanpora}}_{Erregularra}}\)).Nanofluido ez-kobalenteek (GNP-SDBS@DW) eta kobalenteek (GNP-COOH@DW) hiru pisu-frakzio ezberdin dituzte, hala nola % 0,025 pisu, % 0,05 pisu eta % 0,1 pisu.irudian ikusten den bezala.11, irteerako tenperaturaren batez besteko balioa (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Lain}}\)) > 1, adieraziz (45° eta 90°-ko helize-angelua) bero-trukagailuaren irteerako tenperatura ohiko hodi batena baino esanguratsuagoa dela, turbulentzia-intentsitate handiagoa delako eta likidoa hobeto nahasteagatik.Gainera, DW, nanofluido ez-kobalente eta kobalenteen irteerako tenperatura gutxitu egin zen Reynolds kopurua handitzean.Oinarrizko fluidoak (DW) du irteerako batez besteko tenperatura altuena.Bien bitartean, baliorik baxuena % 0,1 pisu-SDBS@GNP-ri dagokio.Nanofluido ez-kobalenteek (GNPs-SDBS@DW) nanofluido kobalenteekin alderatuta, irteerako batez besteko tenperatura txikiagoa erakutsi zuten.Zinta bihurrituak fluxu-eremua nahastuago egiten duenez, horma inguruko bero-fluxua errazago igaro daiteke likidotik, tenperatura orokorra handituz.Bihurketa-zinta erlazio txikiagoak sartze hobea lortzen du eta, beraz, bero-transferentzia hobea lortzen du.Bestalde, ikus daiteke ijetzitako zintak tenperatura baxuagoa mantentzen duela hormaren aurka, eta horrek Nuavg-a areagotzen du.Zinta bihurrituetarako, Nuavg balio handiagoak hodiaren barneko konbekziozko bero-transferentzia hobetua adierazten du22.Fluxuaren ibilbidea handitu eta nahasketa eta turbulentzia gehigarriaren ondorioz, egoitza-denbora handitu egiten da, eta ondorioz, irteerako likidoaren tenperatura igotzen da41.
Hainbat nanofluidoren Reynolds-en kopurua ohiko hodien irteerako tenperaturarekin (45° eta 90°-ko helize-angeluak).
Bero-transferentzia koefizienteak (45° eta 90° helize-angelua) Reynolds-en zenbakiak versus hainbat nanofluidoentzako ohiko hodiekin alderatuta.
Zinta zintaren bero-transferentzia hobetuaren mekanismo nagusia honakoa da: 1. Bero-trukearen hodiaren diametro hidraulikoa murrizteak fluxu-abiadura eta kurbadura handitzea dakar, eta horrek horman ebakidura-esfortzua areagotzen du eta bigarren mailako mugimendua sustatzen du.2. Zintaren blokeoaren ondorioz, hodiaren horman abiadura handitzen da eta muga-geruzaren lodiera gutxitzen da.3. Gerriko bihurrituaren atzean espiral-fluxua abiadura handitzea dakar.4. Induzitutako zurrunbiloek fluidoen nahasketa hobetzen dute fluxuaren erdiko eta horma inguruko eskualdeen artean42.irudian.11 eta irud.12. irudiak DW eta nanofluidoen bero-transferentzia-propietateak erakusten ditu, adibidez (bero-transferentzia-koefizientea eta batez besteko Nusselt-ko zenbakia) zinta bihurrituak sartzeko hodiak erabiliz, ohiko hodiekin alderatuta.Nanofluido ez-kobalenteek (GNP-SDBS@DW) eta kobalenteek (GNP-COOH@DW) hiru pisu-frakzio ezberdin dituzte, hala nola % 0,025 pisu, % 0,05 pisu eta % 0,1 pisu.Bi bero-trukagailuetan (45° eta 90°-ko helize-angelua) bero-transferentziaren batez besteko errendimendua > 1 da, bero-transferentzia-koefizientea eta batez besteko Nusselt-ko kopurua hobetu dela adierazten du hodi harilduekin ohiko hodiekin alderatuta.Nanofluido ez-kobalenteek (GNPs-SDBS@DW) nanofluido kobalenteek (GNPs-COOH@DW) nanofluido kobalenteek baino bero-transferentziaren batez besteko hobekuntza handiagoa erakutsi zuten.Re = 900-n, bero-transferentziaren errendimenduaren % 0,1eko hobekuntza -SDBS@GNPs bi bero-trukagailuetarako (45° eta 90° helize-angelua) izan zen 1,90 balioarekin.Horrek esan nahi du TP efektu uniformea garrantzitsuagoa dela fluido-abiadura baxuagoetan (Reynolds zenbakia)43 eta turbulentzia-intentsitatea handituz.Zurrunbilo anitz sartu direnez, bero-transferentzia koefizientea eta TT hodien batez besteko Nusselt kopurua hodi konbentzionalak baino handiagoak dira, muga-geruza meheagoa da.HPren presentziak turbulentziaren intentsitatea, lan-fluxuen nahasketa eta bero-transferentzia areagotzen al du oinarrizko hodien aldean (bihurritu-bihurritutako zinta bat sartu gabe)21.
Batez besteko Nusselt kopurua (helize-angelua 45° eta 90°) eta Reynolds-kopurua hainbat nanofluidoen ohiko hodiekin alderatuta.
13 eta 14 irudietan batez besteko marruskadura koefizientea (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Lain}}\)) eta presio-galera (\(\frac{{\Delta P}) _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} 45° eta 90° inguru DW nanofluidoak erabiltzen dituzten hodi konbentzionaletarako, (GNPs-SDBS@DW) eta (GNPs-COOH@DW) ioi-trukagailuak ditu (% 0,025 pisu, 0,05% eta 0,1% pisu). {{f}_{Luna} }\)) eta presio-galera (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P) }_{Luna}}\}) murrizten.kasuetan, marruskadura-koefizientea eta presio-galera handiagoak dira Reynolds-en zenbaki baxuagoetan. Batez besteko marruskadura-koefizientea eta presio-galera 3,78 eta 3,12 artekoa da batez besteko marruskadura-koefizientea eta presio-galera (45°ko helizea). angelua eta 90°) bero-trukagailuak ohiko hodiak baino hiru aldiz handiagoa kostatzen du.Gainera, lan-fluidoa abiadura handiagoz isurtzen denean, marruskadura-koefizientea gutxitzen da.Arazoa sortzen da Reynolds zenbakia handitzen den heinean muga-geruzaren lodiera. gutxitzen da, eta horrek biskositate dinamikoaren eragina murriztea eragiten duen eremuan, abiadura-gradienteak eta ebakidura-esfortzuak gutxitzea dakar eta, ondorioz, marruskadura-koefizientea gutxitzea21.Blokeo-efektu hobetuak TT presentziagatik eta zurrunbilo handiagoak presio-galera nabarmen handiagoak eragiten ditu TT hodi heterogeneoentzat oinarrizko hodientzat baino.Horrez gain, bai oinarrizko hodiarentzat bai TT hodiarentzat, lan-fluidoaren abiadurarekin presio-erorketa handitzen dela ikus daiteke43.
Marruskadura koefizientea (45° eta 90° helize-angelua) Reynolds-ko zenbakiaren aldean hainbat nanofluidoentzako ohiko hodiekin alderatuta.
Presio-galera (45° eta 90°-ko helize-angelua) Reynolds-en kopuruaren arabera, hainbat nanofluidoren ohiko hodi baten aldean.
Laburbilduz, 15. irudiak errendimenduaren ebaluazio-irizpideak (PEC) erakusten ditu 45° eta 90°-ko angeluak dituzten bero-trukagailuetarako hodi arruntekin alderatuta (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) (% 0,025 pisu, 0,05% eta 0,1% pisu) DV, (VNP-SDBS@DV) eta kobalente (VNP-COOH@DV) nanofluidoak erabiliz.Balioa (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Lain}}\)) > 1 bi kasuetan (45° eta 90° helize-angelua) bero-trukagailuan.Horrez gain, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Lauta}}\)) Re = 11.000-n lortzen du baliorik onena.90°-ko bero-trukagailuak (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Lain}}\)) igoera txiki bat erakusten du 45°-ko bero-trukagailuarekin alderatuta., At Re = 11.000 0,1 wt%-GNPs@SDBS-k balio handiagoak adierazten ditu (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Lain}}\)) balioak, adibidez 1,25 45°-ko bero-trukagailuaren izkinan eta 1,27 90°-ko izkinako bero-trukagailurako.Bat baino handiagoa da masa-frakzioaren ehuneko guztietan, eta horrek adierazten du zinta bihurritutako txertaketak dituzten hodiak ohiko hodien gainetik daudela.Nabarmentzekoa, zintaren txertatzeek emandako bero-transferentzia hobeak marruskadura-galerak nabarmen handitu zituela22.
Hainbat nanofluidoren Reynolds kopuruaren eraginkortasun-irizpideak ohiko hodiekiko (45° eta 90° helize-angelua).
A eranskinak 45°-ko eta 90°-ko bero-trukagailuetarako errealizazio-lerroak erakusten ditu Re = 7000-n DW, % 0,1 pisu-GNP-SDBS@DW eta % 0,1 pisu-GNP-COOH@DW erabiliz.Zeharkako planoko korronteak dira fluxu nagusian zinta bihurrituek duten efektuaren ezaugarririk deigarriena.45° eta 90°-ko bero-trukagailuak erabiltzeak erakusten du horma inguruko eskualdean abiadura gutxi gorabehera berdina dela.Bien bitartean, B eranskinak 45° eta 90°-ko bero-trukagailuen abiadura-inguruak erakusten ditu Re = 7000-n DW, % 0,1 %-GNP-SDBS@DW eta %-0,1 %-GNP-COOH@DW erabiliz.Abiadura-begiztak hiru kokapen desberdinetan daude (xerra), adibidez, Plain-1 (P1 = −30mm), Plain-4 (P4 = 60mm) eta Plain-7 (P7 = 150mm).Hodiaren hormaren ondoan dagoen fluxu-abiadura baxuena da eta fluidoaren abiadura handitzen da hodiaren erdialderantz.Gainera, aire-hoditik igarotzean, hormaren ondoan abiadura baxuen eremua handitzen da.Muga-geruza hidrodinamikoaren hazkuntza dela eta, hormaren ondoan abiadura baxuko eskualdearen lodiera handitzen du.Gainera, Reynolds zenbakia handitzeak abiadura-maila orokorra handitzen du gurutze-sekzio guztietan, eta horrela kanaleko abiadura baxuko eskualdearen lodiera murrizten da39.
Kobalenteki eta ez-kobalentez funtzionalizaturiko grafenozko nano-orrialdeak 45° eta 90°-ko helize-angeludun zinta bihurrituetan ebaluatu ziren.Bero-trukagailua zenbakiz ebazten da SST k-omega turbulentzia-eredua erabiliz 7000 ≤ Re ≤ 17000. Propietate termofisikoak Tin = 308 K-tan kalkulatzen dira. Aldi berean, hodi bihurrituaren horma berotu 330 K-ko tenperatura konstantean. COOH@DV) hiru masa kantitatetan diluitu zen, adibidez (% 0,025 pisu,% 0,05% eta% 0,1 pisu).Oraingo ikerketak sei faktore nagusi hartu ditu kontuan: irteerako tenperatura, bero-transferentzia koefizientea, batez besteko Nusselt kopurua, marruskadura koefizientea, presio-galera eta errendimenduaren ebaluazio-irizpideak.Hona hemen aurkikuntza nagusiak:
Irteerako batez besteko tenperatura (\({{T}_{out}}_{Nanofluido}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) beti 1 baino txikiagoa da, hau da, ez-zabaldu Balentzia (ZNP-SDBS@DV) eta kobalente (ZNP-COOH@DV) nanofluidoen irteera-tenperatura oinarrizko likidoarena baino txikiagoa da.Bien bitartean, irteerako batez besteko tenperatura (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Lain}\)) balioa > 1, izan ere (45° eta 90° helize-angelua) irteerako tenperatura ohiko hodiekin baino altuagoa da.
Bi kasuetan, bero-transferentziaren propietateen batez besteko balioek (nanofluidoa/base fluidoa) eta (hodi bihurritua/hodi normala) beti erakusten dute >1.Nanofluido ez-kobalenteek (GNPs-SDBS@DW) nanofluidoek batez besteko igoera handiagoa izan zuten bero-transferentzian, nanofluido kobalenteei dagokiena.
Nanofluido ez-kobalenteen (VNP-SDBS@DW) eta kobalenteen (VNP-COOH@DW) batez besteko marruskadura-koefizientea (\({f}_{Nanofluido}/{f}_{Basefluid}\)) beti ≈1 da. .Nanofluido ez-kobalenteen (ZNP-SDBS@DV) eta kobalenteen (ZNP-COOH@DV) marruskadura (\({f}_{Twisted}/{f}_{Lain}\)) beti > 3.
Bi kasuetan (45° eta 90°-ko helize-angelua), nanofluidoak (GNPs-SDBS@DW) handiagoak izan ziren (\({\Delta P}_{Nanofluido}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0,025 % pisua %2,04rako, %0,05 pisua %2,46rako eta %0,1 pisua %3,44rako.Bien bitartean, (GNPs-COOH@DW) nanofluidoek (\({\Delta P}_{Nanofluido}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) %1,31tik %0,025 pisurako %1,65era %0,05 da. pisuaren %.Horrez gain, kobalente ez (GNPs-SDBS@DW) eta kobalenteen (GNPs-COOH@DW) batez besteko presio-galera (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) ))) nanofluidoak beti >3.
Bi kasuetan (45° eta 90°-ko helize-angeluak), nanofluidoek (GNPs-SDBS@DW) (\({PEC}_{Nanofluido}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW balio handiagoa erakutsi zuten) , adibidez, % 0,025 pisua - 1,17, % 0,05 pisua - 1,19, % 0,1 pisua - 1,26.Kasu honetan, (\({PEC}_{Nanofluido}/{PEC}_{Basefluid}\)) (GNPs-COOH@DW) nanofluidoak erabiltzen dituzten balioak 1,02 dira %0,025 pisurako, 1,05 0rako. , 05 pisu% eta 1,02 pisuaren %0,1 da.Gainera, Re = 11.000-n, 0,1%-GNPs@SDBS-k balio handiagoak erakutsi zituen (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Lain}\)), hala nola 1,25 45°-ko helize-angelurako eta 90°-ko helize-angelua 1,27.
Thianpong, C. et al.Bero-trukagailuko nanofluido titanio dioxido/ur-fluxuaren erabilera anitzeko optimizazioa, delta-hegoak dituzten zinta bihurrituekin hobetua.barneko J. Beroa.zientzia.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG eta Jawaerde, C. Zinta bihurritu tipikoekin eta V-formako zinta bihurriekin txertatutako hauspoetan fluido-fluxu ez-newtoniarrari buruzko azterketa esperimentala.Heat and Mass Transfer 55, 937–951 (2019).
Dong, X. et al.Bero-transferentzia-ezaugarrien eta fluxu-erresistentziaren azterketa esperimentala [J].Aplikazio-tenperatura.proiektua.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS Bero-transferentzia hobetua kanal-fluxu nahasietan, bereizketa-hegats zeihartsuekin.gaurkotasuneko ikerketa.tenperatura.proiektua.3, 1–10 (2014).
Argitalpenaren ordua: 2023-mar-17