Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com.Anjeun nganggo versi browser kalayan dukungan CSS kawates.Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi nganonaktipkeun Mode Kasaluyuan dina Internet Explorer).Sajaba ti éta, pikeun mastikeun rojongan lumangsung, urang némbongkeun situs tanpa gaya na JavaScript.
Sliders némbongkeun tilu artikel per slide.Paké tombol pungkur jeung hareup pikeun mindahkeun ngaliwatan slides, atawa tombol controller slide dina tungtung pikeun mindahkeun ngaliwatan unggal slide.
304 10 * 1mm Stainless steel coiled tubing di china
Ukuran: 3/4 inci, 1/2 inci, 1 inci, 3 inci, 2 inci
Panjang Pipa Unit: 6 méter
Baja Kelas: 201, 304 AND 316
Kelas: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
BAHAN: STAINLESS STEEL
Kaayaan: Anyar
Stainless Steel Tube Coil
Ukuran: 3/4 inci, 1/2 inci, 1 inci, 3 inci, 2 inci
Panjang Pipa Unit: 6 méter
Baja Kelas: 201, 304 AND 316
Kelas: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
BAHAN: STAINLESS STEEL
Kaayaan: Anyar
Nanofluida kovalén sareng non-kovalén diuji dina tabung buleud anu dilengkepan sisipan pita twisted kalayan sudut héliks 45 ° sareng 90 °.Jumlah Reynolds éta 7000 ≤ Re ≤ 17000, sipat thermophysical anu dievaluasi dina 308 K. Modél fisik direngsekeun numerik ngagunakeun dua parameter model viskositas turbulén (SST k-omega turbulensi).Konsentrasi (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, sarta 0.1 wt.%) tina nanofluids ZNP-SDBS @ DV na ZNP-COOH @ DV dianggap dina karya.Tembok tabung twisted dipanaskeun dina suhu konstan 330 K. Genep parameter dianggap dina ulikan ayeuna: suhu outlet, koefisien mindahkeun panas, angka Nusselt rata, koefisien gesekan, leungitna tekanan, sarta kriteria evaluasi kinerja.Dina duanana kasus (heliks sudut 45 ° jeung 90 °), nanofluid ZNP-SDBS @ DV némbongkeun ciri termal-hidrolik luhur batan ZNP-COOH @ DV, sarta eta ngaronjat kalayan ngaronjatna fraksi massa, contona, 0,025 wt., sareng 0,05 wt.éta 1.19.% jeung 1.26 – 0.1 wt.%.Dina duanana kasus (sudut héliks 45° jeung 90°), nilai ciri térmodinamik nalika maké GNP-COOH@DW nyaéta 1.02 pikeun 0.025% beurat, 1.05 pikeun 0.05% beurat.jeung 1,02 pikeun 0,1% wt.
The exchanger panas nyaéta alat térmodinamik 1 dipaké pikeun mindahkeun panas salila cooling sarta operasi pemanasan.Sipat termal-hidrolik tina penukar panas ningkatkeun koefisien transfer panas sareng ngirangan résistansi cairan kerja.Sababaraha metode parantos dikembangkeun pikeun ningkatkeun transfer panas, kalebet panambah turbulensi2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 sareng nanofluids12,13,14,15.Twisted tape sisipan mangrupa salah sahiji metodeu tersukses pikeun ngaronjatkeun mindahkeun panas dina exchanger panas alatan betah pangropéa sarta low cost7,16.
Dina runtuyan studi ékspérimén jeung komputasi, sipat hidrotermal tina campuran nanofluida jeung penukar panas kalayan sisipan pita twisted ditalungtik.Dina karya ékspérimén, sipat hidrotermal tina tilu nanofluida logam béda (Ag@DW, Fe@DW jeung Cu@DW) diulik dina jarum twisted tape (STT) heat exchanger17.Dibandingkeun sareng pipa dasar, koefisien transfer panas STT ningkat ku 11% sareng 67%.Tata perenah SST mangrupikeun anu pangsaéna tina sudut pandang ékonomi tina segi efisiensi kalayan parameter α = β = 0,33.Sajaba ti éta, ngaronjat 18,2% dina n observasi kalawan Ag @ DW, najan kanaékan maksimum dina leungitna tekanan éta ngan 8,5%.Prosés fisik mindahkeun panas sarta leungitna tekanan dina pipa concentric kalawan turbulators coiled jeung tanpa turbulators diulik ngagunakeun aliran ngagalura tina nanofluida Al2O3@DW kalawan convection kapaksa.Jumlah maksimum rata-rata Nusselt (Nuavg) jeung leungitna tekanan dititénan dina Re = 20.000 nalika pitch coil = 25 mm sarta Al2O3@DW nanofluid 1,6 vol.%.Studi laboratorium ogé parantos dilakukeun pikeun ngulik karakteristik transfer panas sareng leungitna tekanan tina nanofluida graphene oksida (GO@DW) anu ngalir ngaliwatan tabung anu ampir sirkular sareng sisipan WC.Hasilna nunjukkeun yén 0,12 vol% -GO@DW ngaronjat koefisien transfer panas convective ku ngeunaan 77%.Dina ulikan ékspérimén séjén, nanofluida (TiO2@DW) dikembangkeun pikeun nalungtik karakteristik termal-hidrolik tina tabung dimpled dipasangan ku inserts pita twisted20.Efisiensi hydrothermal maksimum 1,258 kahontal ngagunakeun 0,15 vol% -TiO2 @ DW dipasang dina 45 ° shafts condong kalawan faktor pulas 3,0.Modél simulasi fase tunggal jeung dua fase (hibrida) merhatikeun aliran jeung mindahkeun panas CuO@DW nanofluida dina rupa-rupa konsentrasi padet (1–4% vol.%)21.Efisiensi termal maksimum tube diselapkeun ku hiji tape twisted nyaeta 2,18, sarta tube diselapkeun dua tape twisted dina kaayaan anu sarua nyaéta 2,04 (modél dua-fase, Re = 36.000 jeung 4 vol.%).Aliran nanofluid ngagalura non-Newtonian tina carboxymethyl cellulose (CMC) jeung oksida tambaga (CuO) dina pipa utama jeung pipa jeung inserts twisted geus ditalungtik.Nuavg nembongkeun paningkatan 16,1% (pikeun pipa utama) jeung 60% (pikeun pipa coiled kalawan nisbah (H / D = 5)).Sacara umum, rasio pulas-ka-pita anu handap ngahasilkeun koefisien gesekan anu langkung luhur.Dina ulikan ékspérimén, pangaruh pipa sareng pita twisted (TT) sareng gulungan (VC) kana sipat transfer panas sareng koefisien gesekan diulik nganggo CuO@DW nanofluida.Ngagunakeun 0.3 vol.% -CuO @ DW di Re = 20.000 ngamungkinkeun pikeun ngaronjatkeun mindahkeun panas dina pipa VK-2 ka nilai maksimum 44,45%.Salaku tambahan, nalika nganggo kabel pasangan twisted sareng sisipan coil dina kaayaan wates anu sami, koéfisién gesekan ningkat ku faktor 1,17 sareng 1,19 dibandingkeun DW.Sacara umum, efisiensi termal tina nanofluids diselapkeun kana coils leuwih hade tinimbang nanofluids diselapkeun kana kawat terdampar.Karakteristik volumetrik tina aliran ngagalura (MWCNT@DW) nanofluida diulik di jero tube horizontal diselapkeun kana kawat spiral.Parameter kinerja termal éta> 1 pikeun sakabéh kasus, nunjukkeun yén kombinasi nanofluidics jeung sisipan coil ngaronjatkeun mindahkeun panas tanpa consuming kakuatan pompa.Abstrak—Ciri-ciri hidrotermal tina penukar panas dua-pipa kalayan rupa-rupa sisipan anu didamel tina pita ngawangun V (VcTT) twisted-twisted anu dimodifikasi parantos ditaliti dina kaayaan aliran ngagalura tina nanofluida Al2O3 + TiO2@DW.Dibandingkeun sareng DW dina tabung dasar, Nuavg ngagaduhan paningkatan anu signifikan 132% sareng koefisien gesekan dugi ka 55%.Sajaba ti éta, efisiensi énergi tina nanocomposite Al2O3 + TiO2 @ DW dina exchanger panas dua-pipa26 dibahas.Dina ulikan maranéhanana, maranéhna manggihan yén pamakéan Al2O3 + TiO2@DW na TT ningkat efisiensi exergy dibandingkeun DW.Dina exchangers panas tubular concentric kalawan turbulators VcTT, Singh na Sarkar27 dipaké bahan robah fase (PCM), dispersed tunggal / nanofluids nanocomposite (Al2O3 @ DW kalawan PCM na Al2O3 + PCM).Aranjeunna ngalaporkeun yén transfer panas sareng leungitna tekanan ningkat nalika koefisien pulas turun sareng konsentrasi nanopartikel ningkat.Faktor jero V-kiyeu anu langkung ageung atanapi faktor lebar anu langkung alit tiasa nyayogikeun transfer panas sareng leungitna tekanan anu langkung ageung.Sajaba ti éta, graphene-platinum (Gr-Pt) geus dipaké pikeun nalungtik panas, gesekan, sarta laju generasi éntropi sakabéh dina tabung jeung inserts 2-TT28.Ulikan maranéhanana némbongkeun yén perséntase leutik (Gr-Pt) nyata ngurangan generasi éntropi panas dibandingkeun jeung ngembangkeun éntropi frictional rélatif luhur.Campuran Al2O3@MgO nanofluida jeung WC kerucut bisa dianggap salaku campuran alus, saprak ngaronjat rasio (h/Δp) bisa ngaronjatkeun kinerja hydrothermal tina dua-tube exchanger panas 29 .Modél numerik dipaké pikeun meunteun kinerja hemat energi jeung lingkungan tina exchanger panas kalayan sagala rupa tilu-bagian nanofluida hibrid (THNF) (Al2O3 + graphene + MWCNT) ditunda dina DW30.Kusabab Kritéria Evaluasi Kinerja (PEC) dina kisaran 1.42–2.35, kombinasi Insert Turbulizer Depressed Twisted (DTTI) sareng (Al2O3 + Graphene + MWCNT) diperyogikeun.
Nepi ka ayeuna, saeutik perhatian geus dibayar ka peran fungsionalisasi kovalén jeung non-kovalén dina aliran hidrodinamik dina cairan termal.Tujuan husus tina ulikan ieu pikeun ngabandingkeun ciri termal-hidrolik nanofluida (ZNP-SDBS@DV) jeung (ZNP-COOH@DV) dina sisipan pita twisted kalawan sudut héliks 45 ° jeung 90 °.Sipat thermophysical diukur dina Timah = 308 K. Dina hal ieu, tilu fraksi massa dicokot kana akun dina prosés ngabandingkeun, kayaning (0,025 wt.%, 0.05 wt.% jeung 0.1 wt.%).Mindahkeun tegangan geser dina modél aliran turbulén 3D (SST k-ω) dipaké pikeun ngajawab ciri termal-hidrolik.Ku kituna, ulikan ieu nyieun kontribusi signifikan kana ulikan ngeunaan sipat positif (mindahkeun panas) jeung sipat négatip (tekanan serelek on gesekan), demonstrating ciri termal-hidrolik jeung optimasi cairan gawé nyata dina sistem rékayasa misalna.
Konfigurasi dasar nyaéta pipa lemes (L = 900 mm sarta Dh = 20 mm).Diselapkeun dimensi tape twisted (panjangna = 20 mm, ketebalan = 0,5 mm, profil = 30 mm).Dina hal ieu, panjang, rubak, sareng guratan profil spiral masing-masing 20 mm, 0,5 mm, sareng 30 mm.Pita twisted condong dina 45 ° jeung 90 °.Rupa-rupa cairan gawé kayaning DW, non-kovalén nanofluids (GNF-SDBS@DW) jeung kovalén nanofluids (GNF-COOH @ DW) dina Tin = 308 K, tilu konsentrasi massa béda jeung angka Reynolds béda.Tés dilaksanakeun di jero penukar panas.Tembok luar tabung spiral dipanaskeun dina suhu permukaan konstan 330 K pikeun nguji parameter pikeun ngaronjatkeun mindahkeun panas.
Dina Gbr.1 schematically nembongkeun tube sisipan tape twisted kalawan kaayaan wates lumaku sarta aréa bolong.Salaku disebutkeun tadi, laju jeung kaayaan wates tekanan dilarapkeun ka inlet jeung outlet porsi héliks.Dina suhu permukaan konstan, kaayaan non-slip ditumpukeun dina témbok pipa.Simulasi numeris ayeuna ngagunakeun solusi dumasar-tekanan.Dina waktos anu sami, program (ANSYS FLUENT 2020R1) dianggo pikeun ngarobih persamaan diferensial parsial (PDE) kana sistem persamaan aljabar nganggo metode volume terhingga (FMM).Métode SIMPLE orde kadua (métode semi-implisit pikeun persamaan tekanan-gumantung urutan) patali jeung laju-tekanan.Ieu kudu emphasized yén konvergénsi sésa-sésa pikeun massa, moméntum, jeung persamaan énergi nyaéta kirang ti 103 jeung 106, mungguh.
p Diagram domain fisik jeung komputasi: (a) sudut héliks 90°, (b) sudut héliks 45°, (c) euweuh sabeulah hélik.
Model homogén dipaké pikeun ngajelaskeun sipat nanofluida.Ku ngasupkeun nanomaterials kana cairan dasar (DW), cairan kontinyu jeung sipat termal alus teuing kabentuk.Dina hal ieu, suhu sareng laju cairan dasar sareng bahan nano gaduh nilai anu sami.Kusabab téori sareng asumsi di luhur, aliran fase tunggal anu éfisién dianggo dina ulikan ieu.Sababaraha studi geus nunjukkeun efektivitas jeung applicability téhnik-fase tunggal pikeun aliran nanofluidic31,32.
Aliran nanofluida kedahna Newtonian turbulén, incompressible sareng stasioner.Karya komprési sareng pemanasan kentel henteu relevan dina ulikan ieu.Salaku tambahan, ketebalan témbok jero sareng luar pipa henteu dipertimbangkeun.Ku alatan éta, persamaan massa, moméntum, jeung konservasi énergi nu nangtukeun model termal bisa ditembongkeun saperti kieu:
dimana \(\overrightarrow{V}\) nyaéta véktor laju rata-rata, Keff = K + Kt nyaéta konduktivitas termal éféktif tina nanofluida kovalén jeung nonkovalén, sarta ε nyaéta laju dissipation énergi.Sipat thermophysical éféktif nanofluida, kaasup dénsitas (ρ), viskositas (μ), kapasitas panas spésifik (Cp) jeung konduktivitas termal (k), ditémbongkeun dina tabél, diukur salila ulikan eksperimen dina suhu 308 K1 lamun dipaké. dina simulators ieu.
Simulasi numeris aliran nanofluid ngagalura dina tabung konvensional sarta TT anu dipigawé dina angka Reynolds 7000 ≤ Re ≤ 17000. Ieu simulasi jeung koefisien mindahkeun panas convective dianalisis ngagunakeun model turbulensi κ-ω Mentor ngeunaan mindahkeun tegangan geser (SST) averaged turbulence leuwih Reynolds. model Navier-Stokes, ilahar dipaké dina panalungtikan aerodinamika.Sajaba ti éta, model jalan tanpa fungsi témbok jeung akurat deukeut témbok 35,36.(SST) κ-ω persamaan pangaturan model turbulensi nyaéta kieu:
dimana \ (S \) nyaéta nilai laju galur, sareng \ (y \) nyaéta jarak ka permukaan anu padeukeut.Samentara éta, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) jeung \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) nuduhkeun sakabéh konstanta modél.F1 jeung F2 mangrupakeun fungsi campuran.Catetan: F1 = 1 dina lapisan wates, 0 dina aliran oncoming.
Parameter evaluasi kinerja digunakeun pikeun ngulik transfer panas konvéktif turbulén, aliran nanofluida kovalén jeung non-kovalén, contona31:
Dina kontéks ieu, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) jeung (\(\mu\)) dipaké pikeun dénsitas, laju fluida. , diaméter hidrolik jeung viskositas dinamis.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - kapasitas panas spésifik jeung konduktivitas termal cairan ngalir.Ogé, (\(\dot{m}\)) nujul kana aliran massa, sarta (\({T}_{kaluar}-{T}_{in}\)) nujul kana inlet jeung outlet bédana suhu.(NFs) nujul kana kovalén, non-kovalén nanofluida, sarta (DW) nujul kana cai sulingan (cairan basa).\({A}_{s} = \pi DL\), \({\ overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{kaluar}-{T}_{in }\katuhu)}{2}\) jeung \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
Sipat thermophysical tina cairan basa (DW), non-kovalén nanofluid (GNF-SDBS @ DW), sarta kovalén nanofluid (GNF-COOH @ DW) dicokot tina literatur diterbitkeun (studi ékspérimén), Sn = 308 K, sakumaha ditémbongkeun dina Table 134. Dina hiji has Dina percobaan pikeun ménta non-kovalén (GNP-SDBS @ DW) nanofluida kalawan persentase massa dipikawanoh, gram tangtu GNP primér mimitina ditimbang dina kasaimbangan digital.Babandingan beurat SDBS/GNP asli (0.5:1) ditimbang dina DW.Dina hal ieu, nanofluida kovalén (COOH-GNP@DW) disintésis ku cara nambahkeun gugus karboksil kana beungeut GNP maké médium asam kuat kalawan rasio volume (1:3) HNO3 jeung H2SO4.Nanofluida kovalén sareng non-kovalén ditunda dina DW dina tilu perséntase beurat anu béda sapertos 0,025 wt%, 0,05 wt%.jeung 0,1% tina massa.
Tés kamerdikaan bolong dilaksanakeun dina opat domain komputasi anu béda pikeun mastikeun yén ukuran bolong henteu mangaruhan simulasi.Dina hal pipa torsi 45°, jumlah unit ukuran unit 1,75 mm nyaéta 249.033, jumlah unit ukuran unit 2 mm nyaéta 307.969, jumlah unit ukuran unit 2,25 mm nyaéta 421.406, sareng jumlah unit. kalayan ukuran unit 2,5 mm 564 940 masing-masing.Salaku tambahan, dina conto pipa twisted 90 °, jumlah elemen anu ukuranana unsur 1,75 mm nyaéta 245,531, jumlah elemen anu ukuran unsur 2 mm nyaéta 311,584, jumlah elemen anu ukuran unsur 2,25 mm nyaéta. 422.708, sarta jumlah unsur kalawan ukuran unsur 2,5 mm masing-masing 573.826.Akurasi bacaan sipat termal sapertos (Tout, htc, sareng Nuavg) ningkat nalika jumlah elemen turun.Dina waktos anu sami, akurasi nilai koefisien gesekan sareng turunna tekanan nunjukkeun paripolah anu béda-béda (Gbr. 2).Grid (2) dipaké salaku aréa grid utama pikeun evaluate ciri termal-hidrolik dina kasus simulated.
Nguji kinerja transfer panas sareng tekanan turun sacara mandiri tina bolong nganggo pasangan tabung DW anu dipintal dina 45 ° sareng 90 °.
Hasil numerik ayeuna geus disahkeun pikeun kinerja mindahkeun panas jeung koefisien gesekan ngagunakeun correlations empiris well-dipikawanoh sarta persamaan kayaning Dittus-Belter, Petukhov, Gnelinsky, Notter-Rouse na Blasius.Perbandingan dilaksanakeun dina kaayaan 7000≤Re≤17000.Numutkeun Gbr.3, rata-rata jeung kasalahan maksimum antara hasil simulasi jeung persamaan mindahkeun panas nyaéta 4.050 jeung 5.490% (Dittus-Belter), 9.736 jeung 11.33% (Petukhov), 4.007 jeung 7.483% (Gnelinsky), jeung 3.883% jeung (4.93%). Nott-Belter).Mawar).Dina hal ieu, rata-rata jeung kasalahan maksimum antara hasil simulasi jeung persamaan koefisien gesekan masing-masing 7,346% jeung 8,039% (Blasius) jeung 8,117% jeung 9,002% (Petukhov).
Mindahkeun panas sarta sipat hidrodinamika DW dina rupa angka Reynolds ngagunakeun itungan numeris jeung korelasi empiris.
Bagian ieu ngabahas sipat termal non-kovalén (LNP-SDBS) jeung kovalén (LNP-COOH) nanofluida cai dina tilu fraksi massa béda jeung angka Reynolds salaku averages relatif ka cairan dasar (DW).Dua geometries exchanger panas sabuk coiled (helix sudut 45 ° jeung 90 °) dibahas pikeun 7000 ≤ Re ≤ 17000. Dina Gbr.4 nembongkeun suhu rata-rata dina kaluarna nanofluida kana cairan basa (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \) ) dina (0,025% wt., 0,05% wt. jeung 0,1% wt.).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) sok kurang ti 1, nu hartina suhu outlet nyaéta non-kovalén (VNP-SDBS) jeung kovalén (VNP-COOH) nanofluida anu handap suhu di outlet cairan basa.Pangurangan panghandapna sareng pangluhurna nyaéta 0.1 wt% -COOH @ GNPs sareng 0.1 wt% -SDBS @ GNPs, masing-masing.Fenomena ieu disababkeun ku paningkatan dina jumlah Reynolds dina fraksi massa konstan, anu ngabalukarkeun parobahan dina sipat nanofluida (nyaéta, dénsitas sareng viskositas dinamis).
Angka 5 sareng 6 nunjukkeun karakteristik transfer panas rata-rata cairan nano ka cairan dasar (DW) dina (0,025 wt.%, 0.05 wt.% sareng 0.1 wt.%).Rata-rata sipat mindahkeun panas sok leuwih gede ti 1, nu hartina sipat mindahkeun panas non-kovalén (LNP-SDBS) jeung kovalén (LNP-COOH) nanofluida ditingkatkeun dibandingkeun jeung cairan basa.0,1 wt% -COOH @ GNPs na 0,1 wt% -SDBS @ GNPs ngahontal gain panghandapna jeung pangluhurna, mungguh.Nalika angka Reynolds naek alatan pergaulan cairan leuwih gede jeung kaayaan nu teu tenang dina pipa 1, kinerja mindahkeun panas ngaronjatkeun.Cairan ngaliwatan sela leutik ngahontal velocities luhur, hasilna laju thinner / lapisan wates panas, nu ngaronjatkeun laju mindahkeun panas.Nambahkeun langkung nanopartikel kana cairan dasar tiasa gaduh hasil anu positif sareng négatip.Balukar anu mangpaat kalebet tabrakan nanopartikel ningkat, syarat konduktivitas termal cairan anu nguntungkeun, sareng transfer panas anu ditingkatkeun.
Koéfisién mindahkeun panas nanofluida kana cairan dasar gumantung kana angka Reynolds pikeun 45 ° jeung 90 ° tabung.
Dina waktos anu sami, pangaruh négatip nyaéta paningkatan dina viskositas dinamis nanofluid, anu ngirangan mobilitas nanofluid, ku kituna ngirangan jumlah rata-rata Nusselt (Nuavg).The ngaronjat konduktivitas termal of nanofluids (ZNP-SDBS @ DW) jeung (ZNP-COOH @ DW) kedah alatan gerak Brownian na microconvection of graphene nanopartikel ditunda di DW37.Konduktivitas termal tina nanofluid (ZNP-COOH @ DV) leuwih luhur batan nanofluid (ZNP-SDBS @ DV) jeung cai sulingan.Nambahan deui nanomaterials kana cairan basa ngaronjatkeun konduktivitas termal maranéhanana (Tabel 1)38.
Gambar 7 ngagambarkeun koefisien rata-rata gesekan nanofluida jeung cairan basa (DW) (f(NFs)/f(DW)) dina persen massa (0,025%, 0,05% jeung 0,1%).Koéfisién gesekan rata-rata sok ≈1, hartina non-kovalén (GNF-SDBS@DW) jeung kovalén (GNF-COOH@DW) nanofluida mibanda koefisien gesekan anu sarua jeung cairan dasar.A exchanger panas kalawan kirang spasi nyiptakeun leuwih halangan aliran sarta ngaronjatkeun gesekan aliran1.Dasarna, koefisien gesekan naek rada kalawan ngaronjatna fraksi massa nanofluida nu.Karugian gesekan anu langkung luhur disababkeun ku ngaronjatna viskositas dinamis nanofluida sareng ningkatna tegangan geser dina permukaan kalayan persentase massa nanographene anu langkung luhur dina cairan dasar.Tabél (1) nunjukeun yen viskositas dinamis tina nanofluid (ZNP-SDBS @ DV) leuwih luhur ti nu ti nanofluid (ZNP-COOH @ DV) dina persentase beurat sarua, nu pakait sareng tambahan épék permukaan.agén aktif dina nanofluida non-kovalén.
Dina Gbr.8 nunjukkeun cairan nano dibandingkeun sareng cairan dasar (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) dina (0,025%, 0,05% sareng 0,1% ).Non-kovalén (GNPs-SDBS@DW) nanofluida némbongkeun leungitna tekanan rata luhur, sarta kalawan paningkatan dina persentase massa ka 2.04% keur 0.025% wt., 2.46% keur 0.05% wt.jeung 3,44% pikeun 0,1% wt.kalawan enlargement hal (sudut héliks 45 ° jeung 90 °).Samentara éta, nanofluid (GNPs-COOH @ DW) némbongkeun leungitna tekanan rata handap, ngaronjatna ti 1.31% dina 0.025% wt.nepi ka 1,65% dina 0,05% wt.Leungitna tekanan rata-rata 0.05 wt.% -COOH@NP na 0.1 wt.%-COOH@NP nyaeta 1.65%.Salaku bisa ditempo, tekanan turun naek kalawan ngaronjatna angka Re di sakabeh kasus.Turunna tekanan ningkat dina nilai Re tinggi dituduhkeun ku gumantungna langsung kana aliran volume.Ku alatan éta, angka Re luhur dina tabung ngabalukarkeun serelek tekanan luhur, nu merlukeun paningkatan dina kakuatan pompa39,40.Sajaba ti éta, leungitna tekanan leuwih luhur alatan inténsitas luhur eddies jeung kaayaan nu teu tenang dihasilkeun ku aréa permukaan nu leuwih gede, nu ngaronjatkeun interaksi tekanan jeung gaya inersia dina lapisan wates1.
Sacara umum, kriteria evaluasi kinerja (PEC) pikeun non-kovalén (VNP-SDBS @ DW) jeung kovalén (VNP-COOH @ DW) nanofluids ditémbongkeun dina Gbr.9. Nanofluid (ZNP-SDBS@DV) némbongkeun nilai PEC nu leuwih luhur ti (ZNP-COOH@DV) dina duanana kasus (héliks sudut 45 ° jeung 90 °) jeung ieu ningkat ku ngaronjatna fraksi massa, contona, 0,025 wt.%.mangrupa 1,17, 0,05 wt.% mangrupa 1,19 jeung 0,1 wt.% mangrupa 1,26.Samentara éta, nilai PEC ngagunakeun nanofluids (GNPs-COOH@DW) éta 1.02 pikeun 0.025 wt%, 1.05 pikeun 0.05 wt%, 1.05 pikeun 0.1 wt%.dina duanana kasus (sudut héliks 45 ° jeung 90 °).1.02.Sakumaha aturan, kalayan paningkatan dina jumlah Reynolds, efisiensi termal-hidrolik turun sacara signifikan.Nalika angka Reynolds nambahan, panurunan dina koefisien efisiensi termal-hidrolik sacara sistematis pakait sareng paningkatan (NuNFs/NuDW) sareng panurunan dina (fNFs/fDW).
Sipat hidrotermal tina nanofluida ngeunaan cairan dasar gumantung kana angka Reynolds pikeun tabung anu sudut 45° jeung 90°.
Bagian ieu ngabahas sipat termal cai (DW), non-kovalén (VNP-SDBS@DW), jeung kovalén (VNP-COOH@DW) nanofluida dina tilu konsentrasi massa béda jeung angka Reynolds.Dua coiled sabuk panas exchanger geometries dianggap dina rentang 7000 ≤ Re ≤ 17000 nu patali jeung pipa konvensional (helix sudut 45 ° jeung 90 °) pikeun evaluate kinerja termal-hidrolik rata.Dina Gbr.10 nembongkeun suhu cai jeung nanofluida di outlet salaku rata-rata ngagunakeun (sudut héliks 45° jeung 90°) pikeun pipa umum (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {T} __{kaluar}}_{Biasa}}\)).Non-kovalén (GNP-SDBS@DW) jeung kovalén (GNP-COOH@DW) nanofluida mibanda tilu fraksi beurat béda kayaning 0,025 wt%, 0,05 wt% jeung 0,1 wt%.Ditémbongkeun saperti dina Gbr.11, nilai rata-rata suhu outlet (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\)) > 1, nunjukkeun yén (45 ° jeung 90 ° sudut héliks) suhu di outlet di exchanger panas leuwih signifikan batan pipa konvensional, alatan inténsitas nu leuwih gede turbulensi jeung campur hadé cairanana.Sajaba ti éta, suhu di outlet of DW, non-kovalén jeung nanofluids kovalén turun kalayan ngaronjatna angka Reynolds.Cairan dasar (DW) boga rata-rata suhu outlet pangluhurna.Samentara éta, nilai panghandapna nujul kana 0,1 wt% -SDBS @ GNPs.Non-kovalén (GNPs-SDBS@DW) nanofluida némbongkeun suhu outlet rata handap dibandingkeun kovalén (GNPs-COOH @ DW) nanofluids.Kusabab pita twisted ngajadikeun widang aliran leuwih dicampurkeun, fluks panas deukeut-témbok bisa leuwih gampang nembus cairanana, ngaronjatna suhu sakabéh.Babandingan twist-to-tape anu handap nyababkeun penetrasi anu langkung saé sareng ku kituna transfer panas anu langkung saé.Di sisi séjén, éta bisa ditempo yén pita digulung ngajaga hawa handap ngalawan témbok, anu dina gilirannana ngaronjatkeun Nuavg.Pikeun inserts tape twisted, nilai Nuavg luhur nunjukkeun ningkat transfer panas convective dina tube22.Alatan jalur aliran ngaronjat sarta campur jeung kaayaan nu teu tenang tambahan, waktu tinggal naek, hasilna kanaékan suhu cairan dina outlet41.
Jumlah Reynolds rupa-rupa nanofluida relatif ka suhu outlet tabung konvensional (45° jeung 90° sudut héliks).
Koéfisién mindahkeun panas (45° jeung 90° sudut héliks) versus angka Reynolds pikeun rupa-rupa nanofluida dibandingkeun tabung konvensional.
Mékanisme utama transfer panas tape coiled ditingkatkeun nyaéta kieu: 1. Ngurangan diaméter hidrolik tina tube bursa panas ngabalukarkeun kanaékan laju aliran sarta curvature, anu dina gilirannana ngaronjatkeun stress geser dina témbok jeung promotes gerakan sekundér.2. Alatan sumbatan tina pita pungkal, laju di témbok pipe naek, sarta ketebalan tina lapisan wates nurun.3. Aliran spiral balik sabuk twisted ngabalukarkeun kanaékan speed.4. Vortices ngainduksi ngaronjatkeun pergaulan cairan antara wewengkon sentral jeung deukeut-témbok aliran42.Dina Gbr.11 jeung Gbr.12 nembongkeun sipat mindahkeun panas DW na nanofluids, contona (koéfisién mindahkeun panas jeung angka Nusselt rata) salaku averages ngagunakeun tabung sisipan tape twisted dibandingkeun tabung konvensional.Non-kovalén (GNP-SDBS@DW) jeung kovalén (GNP-COOH@DW) nanofluida mibanda tilu fraksi beurat béda kayaning 0,025 wt%, 0,05 wt% jeung 0,1 wt%.Dina duanana exchanger panas (45 ° jeung 90 ° sudut héliks) kinerja mindahkeun panas rata nyaéta> 1, nunjukkeun hiji pamutahiran dina koefisien mindahkeun panas sarta angka Nusselt rata kalawan tabung coiled dibandingkeun tabung konvensional.Non-kovalén (GNPs-SDBS@DW) nanofluida némbongkeun rata-rata perbaikan mindahkeun panas luhur batan kovalén (GNPs-COOH @ DW) nanofluids.Dina Re = 900, paningkatan 0,1 wt% dina kinerja transfer panas -SDBS@GNPs pikeun dua exchanger panas (45 ° jeung 90 ° sudut helix) éta pangluhurna kalawan nilai 1,90.Ieu ngandung harti yén pangaruh TP seragam leuwih penting dina laju cairan handap (angka Reynolds)43 jeung ngaronjatna inténsitas turbulensi.Alatan bubuka sababaraha vortices, koefisien mindahkeun panas sarta jumlah rata-rata Nusselt tina tabung TT leuwih luhur ti tabung konvensional, hasilna lapisan wates thinner.Naha ayana HP ngaronjatkeun inténsitas turbulensi, campur aliran cairan gawé sarta mindahkeun panas ditingkatkeun dibandingkeun base pipe (tanpa ngasupkeun pita twisted-twisted)21.
Jumlah rata-rata Nusselt (sudut héliks 45° jeung 90°) versus angka Reynolds pikeun rupa-rupa nanofluida dibandingkeun tabung konvensional.
Angka 13 sareng 14 nunjukkeun koefisien rata-rata gesekan (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) sareng leungitna tekanan (\(\frac{{\Delta P}} _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} ngeunaan 45° jeung 90° pikeun pipa konvensional maké DW nanofluids, (GNPs-SDBS@DW) jeung (GNPs-COOH@DW) ion exchanger ngandung (0,025 wt%, 0,05 wt% sareng 0,1 wt%). { {f}_{Plain} }\)) sareng leungitna tekanan (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{Plain}}\}) panurunan. Kasus, koefisien gesekan jeung leungitna tekanan leuwih luhur dina angka Reynolds handap Koefisien gesekan rata jeung leungitna tekanan antara 3.78 jeung 3.12 Koefisien gesekan rata jeung leungitna tekanan nunjukkeun yén (45° héliks). sudut sarta 90 °) exchanger panas hargana tilu kali leuwih luhur ti pipa konvensional.Sajaba ti éta, nalika cairan gawé ngalir dina laju nu leuwih luhur, koefisien gesekan nurun.Masalah timbul sabab salaku angka Reynolds naek, ketebalan tina lapisan wates. nurun, nu ngabalukarkeun panurunan dina pangaruh viskositas dinamis dina wewengkon nu dimaksud, panurunan dina gradién laju sarta stresses geser sarta, akibatna, panurunan dina koefisien gesekan21.Pangaruh blocking ningkat alatan ayana TT jeung ngaronjat swirl ngakibatkeun leungitna tekanan nyata leuwih luhur pikeun pipa TT hétérogén ti pikeun pipa dasar.Salaku tambahan, pikeun pipa dasar sareng pipa TT, éta tiasa ditingali yén serelek tekanan ningkat kalayan laju cairan anu dianggo43.
Koéfisién gesekan (45° jeung 90° sudut héliks) versus angka Reynolds pikeun rupa-rupa nanofluida dibandingkeun tabung konvensional.
Leungitna tekanan (45° jeung 90° sudut héliks) salaku fungsi angka Reynolds pikeun rupa-rupa nanofluida relatif ka tube konvensional.
Kasimpulanana, Gambar 15 nembongkeun kriteria evaluasi kinerja (PEC) pikeun penukar panas kalayan sudut 45° jeung 90° dibandingkeun jeung tabung polos (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) dina (0.025 wt.%, 0.05 wt.% jeung 0.1 wt.%) ngagunakeun DV, (VNP-SDBS @ DV) jeung kovalén (VNP-COOH @ DV) nanofluids.Nilai (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 dina duanana kasus (45° jeung 90° sudut héliks) dina penukar panas.Sajaba ti éta, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) ngahontal nilai pangalusna dina Re = 11.000.Penukar panas 90° nembongkeun saeutik kanaékan (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) dibandingkeun jeung penukar panas 45°., Dina Re = 11.000 0,1 wt% -GNPs@SDBS ngagambarkeun nilai luhur (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)), misalna 1,25 pikeun 45° heat exchanger corner jeung 1,27 pikeun 90 ° sudut exchanger panas.Éta langkung ageung tibatan hiji persentase fraksi massa, anu nunjukkeun yén pipa sareng sisipan pita twisted langkung unggul tibatan pipa konvensional.Utamana, ningkat mindahkeun panas disadiakeun ku inserts tape nyababkeun kanaékan signifikan dina leungitna gesekan22.
Kriteria efisiensi pikeun angka Reynolds rupa-rupa nanofluida dina hubungan tabung konvensional (45 ° jeung 90 ° sudut héliks).
Appendix A nembongkeun streamlines pikeun exchanger panas 45 ° jeung 90 ° dina Re = 7000 ngagunakeun DW, 0,1 wt% -GNP-SDBS @ DW na 0,1 wt% -GNP-COOH @ DW.The streamlines dina pesawat transverse mangrupakeun fitur paling keuna tina pangaruh inserts pita twisted dina aliran utama.Pamakéan penukar panas 45° sareng 90° nunjukkeun yén laju di daérah témbok caket kirang langkung sami.Samentara éta, Appendix B nembongkeun kontur laju pikeun 45 ° jeung 90 ° exchangers panas dina Re = 7000 ngagunakeun DW, 0,1 wt% -GNP-SDBS @ DW na 0,1 wt% -GNP-COOH @ DW.Gelung laju aya dina tilu lokasi anu béda (potongan), contona, Plain-1 (P1 = -30mm), Plain-4 (P4 = 60mm) sareng Plain-7 (P7 = 150mm).Laju aliran deukeut témbok pipa panghandapna jeung laju cairan naek ka arah puseur pipa.Salaku tambahan, nalika ngalangkungan saluran hawa, daérah laju anu handap caket témbok ningkat.Ieu alatan tumuwuhna lapisan wates hidrodinamik, nu ngaronjatkeun ketebalan wewengkon low-laju deukeut témbok.Sajaba ti éta, ngaronjatna angka Reynolds ngaronjatkeun tingkat laju sakabéh dina sakabéh bagian cross, kukituna ngurangan ketebalan wewengkon laju low dina channel39.
Nanosheets graphene difungsikeun sacara kovalén sareng non-kovalén dievaluasi dina sisipan pita twisted kalayan sudut héliks 45° sareng 90°.The exchanger panas direngsekeun sacara numerik ngagunakeun model turbulensi k-omega SST dina 7000 ≤ Re ≤ 17000. Sipat thermophysical diitung dina Tin = 308 K. Sakaligus panas témbok tube twisted dina suhu konstan 330 K. COOH@DV) ieu diluted dina tilu jumlah massa, contona (0.025 wt.%, 0.05 wt.% jeung 0.1 wt.%).Ulikan ayeuna dianggap genep faktor utama: suhu outlet, koefisien mindahkeun panas, angka Nusselt rata, koefisien gesekan, leungitna tekanan, sarta kriteria evaluasi kinerja.Ieu pamanggihan utama:
Suhu kaluaran rata-rata (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) sok kurang ti 1, nu hartina non-sumebar Suhu outlet of valénsi (ZNP-SDBS @ DV) jeung kovalén (ZNP-COOH @ DV) nanofluids leuwih handap tina cairan basa.Samentara éta, rata-rata suhu outlet (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) nilai > 1, nunjukkeun ka kanyataan yén (45 ° jeung 90 ° sudut héliks) suhu outlet leuwih luhur ti kalayan tabung konvensional.
Dina duanana kasus, nilai rata-rata sipat mindahkeun panas (nanofluid/cairan basa) jeung (tabung twisted/tube normal) salawasna némbongkeun>1.Non-kovalén (GNPs-SDBS@DW) nanofluida némbongkeun paningkatan rata-rata luhur dina mindahkeun panas, pakait jeung kovalén (GNPs-COOH @ DW) nanofluids.
Koéfisién gesekan rata-rata (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) non-kovalén (VNP-SDBS@DW) jeung kovalén (VNP-COOH@DW) nanofluida salawasna ≈1 .gesekan non-kovalén (ZNP-SDBS@DV) jeung kovalén (ZNP-COOH@DV) nanofluida (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) pikeun salawasna > 3.
Dina duanana kasus (45° jeung 90° sudut helix), nanofluida (GNPs-SDBS@DW) némbongkeun luhur (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0,025 wt .% keur 2.04%, 0.05 wt.% keur 2.46% jeung 0.1 wt.% keur 3.44%.Samentara éta, (GNPs-COOH@DW) nanofluids némbongkeun handap (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) ti 1.31% keur 0.025 wt.% kana 1.65% nyaeta 0.05 % ku beurat.Sajaba ti éta, leungitna tekanan rata-rata (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) non-kovalén (GNPs-SDBS@DW) jeung kovalén (GNPs-COOH@DW) ))) nanofluida salawasna >3.
Dina duanana kasus (45° jeung 90° sudut helix), nanofluida (GNPs-SDBS@DW) némbongkeun luhur (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW nilai) , misalna 0.025 wt.% - 1.17, 0.05 wt.% - 1.19, 0.1 wt.% - 1.26.Dina hal ieu, nilai tina (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) ngagunakeun (GNPs-COOH@DW) nanofluida nyaéta 1.02 pikeun 0.025 wt.%, 1.05 pikeun 0. ,05 wt.% jeung 1,02 nyaeta 0,1% ku beurat.Sajaba ti éta, dina Re = 11.000, 0,1 wt% -GNPs@SDBS némbongkeun nilai luhur (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), kayaning 1,25 pikeun sudut héliks 45°. jeung 90° sudut héliks 1,27.
Thianpong, C. et al.Optimasi multi-tujuan tina nanofluid titanium dioksida / aliran cai dina exchanger panas, ditingkatkeun ku inserts tape twisted kalawan jangjang délta.internal J. Panas.élmu.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG na Jawaerde, C. Ulikan ékspérimén ngeunaan aliran cairan non-Newtonian dina bellows diselapkeun ku pita twisted has sarta V ngawangun.Panas sareng Mindahkeun Massa 55, 937–951 (2019).
Dong, X. dkk.Ulikan ékspérimén ngeunaan karakteristik transfer panas sareng résistansi aliran tina penukar panas tubular spiral-twisted [J].Suhu aplikasi.proyék.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS Ningkat mindahkeun panas dina aliran channel ngagalura kalawan fins misahkeun serong.panalungtikan topikal.suhu.proyék.3, 1–10 (2014).
waktos pos: Mar-17-2023