Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích định luật thứ hai của dòng đối lưu hỗn loạn của nanofluid alumina boehmite trong bộ trao đổi nhiệt ống đôi với các hình dạng khác nhau cho hạt nano
Tóm tắt
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là khảo sát các tác động của hình dạng hạt nano đối với đặc điểm tạo ra entropi của dòng nanofluid alumina boehmite trong bộ trao đổi nhiệt ống đôi nằm ngang. Các nanofluid alumina boehmite được khảo sát bao gồm các hạt nano hình trụ phân tán, hình gạch, hình lưỡi dao, hình tấm và hình cầu trong hỗn hợp nước/ethylene glycol. Nanofluid và nước chảy qua bên ống và bên lỗ của bộ trao đổi nhiệt, tương ứng. Mô hình hỗn hợp hai pha được áp dụng để mô phỏng chính xác hành vi của nanofluid. Các tác động của các số Reynolds khác nhau, nồng độ hạt nano và hình dạng hạt nano đối với tỷ lệ tạo ra entropi ma sát, nhiệt và tổng quát cũng như số Bejan đã được nghiên cứu một cách số học. Kết quả cho thấy tỷ lệ tạo ra entropi ma sát cao nhất và thấp nhất thuộc về nanofluid có hạt nano hình tấm và hình cầu, tương ứng, trong khi nanofluid chứa hạt nano hình cầu và hình tấm đại diện cho các tỷ lệ tạo ra entropi nhiệt và tổng quát tối đa và tối thiểu. Hơn nữa, có thể rút ra rằng tỷ lệ tạo ra entropi ma sát được cải thiện với sự tăng nồng độ hạt nano, trong khi ngoại trừ nanofluid chứa hạt nano hình cầu, điều ngược lại đúng cho các tỷ lệ tạo ra entropi nhiệt và tổng quát cũng như số Bejan.
Từ khóa
#nanofluid #alumina boehmite #đại diện hình dạng hạt nano #tạo ra entropi #bộ trao đổi nhiệt ống đôi #số ReynoldsTài liệu tham khảo
Sheikholeslami M. CVFEM for magnetic nanofluid convective heat transfer in a porous curved enclosure. Eur Phys J Plus. 2016;131:413.
Sheikholeslami M, Hayat T, Alsaedi A. Numerical simulation of nanofluid forced convection heat transfer improvement in existence of magnetic field using lattice Boltzmann method. Int J Heat Mass Transfer. 2017;108:1870–83.
Sheikholeslami M. Influence of Coulomb forces on Fe3O4–H2O nanofluid thermal improvement. Int J Hydrogen Energy. 2017;42:821–9.
Bovand M, Rashidi S, Ahmadi G, Abolfazli Esfahani J. Effects of trap and reflect particle boundary conditions on particle transport and convective heat transfer for duct flow—A two-way coupling of Eulerian-Lagrangian model. Appl Therm Eng. 2016;108:368–77.
Rashidi S, Mahian O, Mohseni Languri E. Applications of nanofluids in condensing and evaporating systems. J Therm Anal Calorim. 2018;131:2027–39.
Rashidi S, Eskandarian M, Mahian O, Poncet S. Combination of nanofluid and inserts for heat transfer enhancement. J Therm Anal Calorim. 2018. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7070-9.
Khajeh Arzani H, Amiri A, Khajeh Arzani H, Bin Rozali S, Kazi SN, Badarudin A. Toward improved heat transfer performance of annular heat exchangers with water/ethylene glycol-based nanofluids containing graphene nanoplatelets. J Therm Anal Calorim. 2016;126:1427–36.
Raei B, Shahraki F, Jamialahmadi M, Peyghambarzadeh SM. Experimental study on the heat transfer and flow properties of γ-Al2O3/water nanofluid in a double-tube heat exchanger. J Therm Anal Calorim. 2016;127:2561–75.
Hosseinnezhad R, Ali Akbari O, Hassanzadeh Afrouzi H, Biglarian M, Koveiti A, Toghraie D. Numerical study of turbulent nanofluid heat transfer in a tubular heat exchanger with twin twisted-tape inserts. J Therm Anal Calorim. 2018;132:741–59.
Kumar V, Pandya N, Pandya B, Joshi A. Synthesis of metal-based nanofluids and their thermo-hydraulic performance in compact heat exchanger with multi-louvered fins working under laminar conditions. J Therm Anal Calorim. 2018. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7304-x.
Mansoury D, Doshmanziari FI, Rezaie S, Rashidi MM. Effect of Al2O3/water nanofluid on performance of parallel flow heat exchangers. J Therm Anal Calorim. 2018. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7286-8.
Jafaryar M, Sheikholeslami M, Li Z. CuO-water nanofluid flow and heat transfer in a heat exchanger tube with twisted tape turbulator. Powder Technol. 2018;336:131–43.
Bahiraei M, Berahmand M, Shahsavar A. Irreversibility analysis for flow of a non-Newtonian hybrid nanofluid containing coated CNT/Fe3O4 nanoparticles in a minichannel heat exchanger. Appl Therm Eng. 2017;125:1083–93.
Shahsavar A, Rahimi Z, Bahiraei M. Optimization of irreversibility and thermal characteristics of a mini heat exchanger operated with a new hybrid nanofluid containing carbon nanotubes decorated with magnetic nanoparticles. Energy Convers Manage. 2017;150:37–47.
Esfahani JA, Akbarzadeh M, Rashidi S, Rosen MA, Ellahi R. Influences of wavy wall and nanoparticles on entropy generation over heat exchanger plat. Int J Heat Mass Transfer. 2017;109:1162–71.
Li Z, Sheikholeslami M, Jafaryar M, Shafee A, Chamkha AJ. Investigation of nanofluid entropy generation in a heat exchanger with helical twisted tapes. J Mol Liq. 2018;266:797–805.
Akbarzadeh M, Rashidi S, Karimi N, Omar N. First and second laws of thermodynamics analysis of nanofluid flow inside a heat exchanger duct with wavy walls and a porous insert. J Therm Anal Calorim. 2018. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7044-y.
Avella M, Cosco S, Di Lorenzo ML, Di Pace E, Errico ME. Influence of CaCO3 nanoparticles shape on thermal and crystallization behavior of isotactic polypropylene based nanocomposites. J Therm Anal Calorim. 2005;80:131–6.
Zhou XF, Gao L. Effective thermal conductivity in nanofluids of nonspherical particles with interfacial thermal resistance: differential effective medium theory. J Appl Phys. 2006;100:024913.
Timofeeva EV, Routbort JL, Singh D. Particle shape effects on thermophysical properties of alumina nanofluids. J Appl Phys. 2009;106:014304.
Elias MM, Shahrul IM, Mahbubul IM, Saidur R, Rahim NA. Effect of different nanoparticle shapes on shell and tube heat exchanger using different baffle angles and operated with nanofluid. Int J Heat Mass Transfer. 2014;70:289–97.
Elias MM, Miqdad M, Mahbubul IM, Saidur R, Kamalisarvestani M, Sohel MR, Hepbasli A, Rahim NA, Amalina MA. Effect of nanoparticle shape on the heat transfer and thermodynamic performance of a shell and tube heat exchanger. Int Commun Heat Mass Transfer. 2013;44:93–9.
Sheikholeslami M, Bhatti MM. Forced convection of nanofluid in presence of constant magnetic field considering shape effects of nanoparticles. Int J Heat Mass Transfer. 2017;111:1039–49.
Hajabdollahi H, Hajabdollahi Z. Numerical study on impact behavior of nanoparticle shapes on the performance improvement of shell and tube heat exchanger. Chem Eng Res Des. 2017;125:449–60.
Mahian O, Kianifar A, Zeinali Heris S, Wongwises S. First and second laws analysis of a minichannel-based solar collector using boehmite alumina nanofluids: effects of nanoparticle shape and tube materials. Int J Heat Mass Transfer. 2014;78:1166–76.
Arani AAA, Sadripour S, Kermani S. Nanoparticle shape effects on thermal-hydraulic performance of boehmite alumina nanofluids in a sinusoidal-wavy mini-channel with phase shift and variable wavelength. Int J Mech Sci. 2017;128–129:550–63.
Hamilton R, Crosser O. Thermal conductivity of heterogeneous two-component systems. Ind Eng Chem Fundam. 1962;1:187–91.
Manninen M, Taivassalo V, Kallio S. On the mixture model for multiphase flow, Technical Research Centre of Finland; 1996.
Schiller L, Neumann A. A drag coefficient correlation. Vdi Zeitung. 1935;77:51.
Launder BE, Sharma BI. Application of the energy-dissipation model of turbulence to the calculation of flow near a spinning disc. Lett Heat Mass Transfer. 1974;1:131–7.
Bejan A. A study of entropy generation in fundamental convective heat transfer. ASME J Heat Transfer. 1979;101:718–25.
Duangthongsuk W, Wongwises S. An experimental study on the heat transfer performance and pressure drop of TiO2-water nanofluids flowing under a turbulent flow regime. Int J Heat Mass Transfer. 2010;53:334–44.