ضریب هدایت حرارتی:
برای ضریب هدایت حرارتی نیز از مدل چون و همکارانش استفاده می شود که در بررسی با سایر مدلها، دقیقتر است. این مدل با در نظرگرفتن حرکت براونی نانوذرات ارائه شد که نسبت به سایر مدلها تاثیر عوامل مختلفی نظیر ضریب هدایت حرارتی نانوذرات، کسرحجمی، قطر نانوذرات و دما را در نظر میگیرد. این مدل بصورت زیر ارائه شده است]۵۹[:
(۳-۱۵)
که در آن:
a= 2.414E-5
b= 247
c=140
، قطر معادل مولکولهای سیال پایه میباشد که از رابطه بالا بدست می آید]۶۰[. جرم مولکولی سیال پایه، عدد آووگادرو و چگالی جرمی سیال پایه میباشد که در دمای ۳۰۰ کلوین محاسبه میشود.
پایش آزاد متوسط مولکولی آب، ثابت و برابر مقدار بالا در نظر گرفته شده است.
کلیه خواص سیال پایه آب در دمای ۲۵ درجه سلسیوس، بصورت زیر بیان می شود:
کلیه خواص نانوذرات اکسیدمس در دمای ۲۵ درجه سلسیوس، بصورت زیر بیان می شود:
حال با بهره گرفتن از کلیه اعداد و فرمولهای ذکر شده، خواص نانو سیال را برای ۳ کسرحجمی متفاوت بدست میآوریم.
با بهره گرفتن از فرمول ارائه شده برای چگالی نانوسیال، داریم:
با بهره گرفتن از فرمول ارائه شده برای ظرفیت گرمایی ویژه نانوسیال، داریم:
با بهره گرفتن از فرمول ارائه شده برای ویسکوزیته نانوسیال، داریم:
با بهره گرفتن از فرمول ارائه شده برای ضریب رسانایی نانوسیال در دمای ۳۰۰ درجه کلوین و با در نظر گرفتن ۲ قطر ۲۰ و ۸۰ نانومتر برای نانوذرات داریم:
۳-۶-بیان مساله:
بررسی تجربی و عددی انتقال حرارت جابجایی در کانالهای غیر دایرهای جهت استفاده درکاربردهای گرمایشی و سرمایشی اهمیت زیادی دارد. مقاطع غیر مدور بدلیل افت فشار کمتری که در مقایسه با مقاطع دایرهای ایجاد میکنند در مواردی که افت فشار سیال پارامتر مهمی باشد بسیار مورد توجه قرار میگیرند. البته مقدار حرارت منتقل شده در این کانالها نسبت به لوله های مدور کمتر است. در میان کانال های غیر دایره ای، کانال های مثلثی افت فشار کمتری نشان میدهند. یکی از روش های نوین بهبود انتقال حرارت در این مقاطع استفاده از نانوسیال است. نانوسیال،که سوسپانسیون پایدار نانوذرات در سیال پایه است، محیط جدیدی برای انتقال حرارت است. در اینجا انتقال حرارت نانوسیال آب-اکسید مس در کانال با مقطع مثلث متساوی الاضلاع به صورت عددی بررسی می شود. علت انتخاب کانالی با سطح مقطع مثلث متساوی الاضلاع این است که طبق نتایج بدست آمده، این پروفیل نسبت به تمامیمقاطع دایروی و غیردایروی و همچنین انواع مختلف مثلث، افت فشار کمتری در مسیر جریان ایجاد کرده و از آنجا که بحث افت فشار در نانوسیالات از اهمیت بالایی برخوردار است اهمیت انتخاب این پروفیل مشخص میشود. وجه افقی مثلث(صفحه داغ) در حالت دما ثابت و دو وجه دیگردر حالت شار ثابت و با مقادیر متفاوت قرارگرفته اند. در تمامی محاسبات Re=100 در نظر گرفته شده است.
۳-۶-۱-ابعاد کانال:
کانال با مقطع عرضی مثلث متساوی الاضلاع به ضلع ۱۴ میلیمتر، قطر هیدرولیکی ۸ میلیمتر و عمق ۱۰۰۰ میلیمتر مفروض است.
a
L
y
Z
X
۳-۷-روش حل:
مساله با بهره گرفتن از نرم افزار ANSYS-CFX حل می شود. قسمت های اصلی تشکیلدهنده این نرم افزار بصورت زیر است:
- GEOMETRY: در این قسمت هندسه مورد نظر ایجاد می شود که در این پروژه کانالی با مقطع مثلث متساوی الاضلاع به ضلع ۱۴ میلیمتر و عمق ۱۰۰۰ میلیمتر است.
- MESH: در این قسمت هندسه ایجاد شده مش ریزی می شود. برای جریانهای داخلی استفاده از روش SWEEP برای مش ریزی مناسبتر از روش های دیگر است. سطوح ورودی و خروجی با المانهای مثلثی و دیوارهها با بهره گرفتن از المانهای مستطیلی مش ریزی می شود. در قسمت ELEMENT SIZE ، اندازه المانها ۸/۰ میلیمتر انتخاب می شود که این عدد با بهره گرفتن از نتایج بدست آمده برای شبکه ریزیهای متفاوت و مقایسه جوابها بدست آمده است.
پس از اتمام عملیات مش ریزی، کلیه سطوح موجود در قسمت Create named selection نامگذاری میشوند که در این مساله به شرح زیر است:
- INLET
- OUTLET
- WALL1
- WALL2
- WALL3