Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng nhiệt-hydraulic của kênh lạnh hội tụ-khuyếch tán sử dụng chất lỏng nano MXene cho hệ thống thu hồi nhiệt thải dựa trên hiệu ứng nhiệt điện
Tóm tắt
Việc thu hồi nhiệt thải dường như khả thi cả về mặt kỹ thuật và kinh tế để khai thác nhiều năng lượng hơn từ hệ thống hiện có. Phương pháp thu hồi nhiệt thải dựa trên hiệu ứng nhiệt điện là một kỹ thuật như vậy cho việc chuyển đổi nhiệt thành điện năng trực tiếp. Cải thiện trong việc truyền nhiệt có liên quan đến hiệu suất của các hệ thống như vậy. Trong nghiên cứu hiện tại, hiệu suất nhiệt và thủy lực của phía lạnh của máy phát điện nhiệt điện được nghiên cứu bằng cách thay thế kênh song song thông thường bằng kênh có tường không song song để tăng cường truyền nhiệt với 0.1% thể tích chất lỏng nano MXene. Các thí nghiệm được thực hiện dưới điều kiện dòng nhiệt đồng đều với các ống dẫn hội tụ, khuyếch tán và phẳng cho ba góc không song song là 0°, 10° và 15°, trong khoảng số Reynolds từ 700-2100. Hơn nữa, toàn bộ hiệu suất được so sánh dựa trên các ràng buộc về lưu lượng khối lượng, chênh lệch áp suất và công suất bơm tương đương. Kết quả cho thấy hiệu suất truyền nhiệt tăng lên khi góc hội tụ và khuyếch tán tăng. Kênh khuyếch tán có giá trị lớn hơn 15.62% và 17.18% so với kênh hội tụ và kênh phẳng, tương ứng, tại số Reynolds 2100. Ngoài ra, so với các kênh song song, chênh lệch áp suất lớn hơn trong các kênh không song song. Kênh D-3, và dưới các điều kiện công suất bơm và chênh lệch áp suất giống nhau, kênh D-2 hoạt động tốt hơn với chất lỏng nano MXene tỷ lệ thể tích 0.1% tại lưu lượng khối lượng giống nhau. Sự tăng tốc hoặc giảm tốc dòng chảy do sự thay đổi diện tích mặt cắt của kênh đã cho thấy ảnh hưởng mạnh mẽ đến đặc tính truyền nhiệt của nó. Thiết kế kênh lạnh sử dụng chất lỏng nano MXene được đề xuất sẽ gây ra sự cải thiện sâu sắc trong sản lượng điện của hệ thống nhiệt điện.
Từ khóa
#thu hồi nhiệt thải #hiệu ứng nhiệt điện #chất lỏng nano #hiệu suất truyền nhiệt #số ReynoldsTài liệu tham khảo
Luo D, Wang R, WYu YY, Zhao W (2021) Transient numerical modelling of a thermoelectric generator system used for automotive exhaust waste heat recovery. Appl Energy 297:117151
Karana DR, Sahoo RR (2021) Performance assessment of the automotive heat exchanger with twisted tape for thermoelectric based waste heat recovery. J Clean Prod 283:124361
Meng JH, Wang XD, Chen WH (2016) Performance investigation and design optimization of a thermoelectric generator applied in automobile exhaust waste heat recovery. Energy Conv Manag 120:71–80
Harish S, Sivaprahasam D, Jayachandran B, Gopalan R, Sundararajan G (2021) Performance of bismuth telluride modules under thermal cycling in an automotive exhaust thermoelectric generator. Energy Conv Manag 232:113900
Wang Y, Li S, Xie X, Deng Y, Liu X, Su C (2018) Performance evaluation of an automotive thermoelectric generator with inserted fins or dimpled-surface hot heat exchanger. Appl Energy 218:391–401
Nithyanandam K, Mahajan RL (2018) Evaluation of metal foam based thermoelectric generators for automobile waste heat recovery. Int J Heat Mass Trans 122:877–883
Sheikh R, Gholampour S, Fallahsohi H, Goodarzi M, Taheri MM, Bagheri M (2021) Improving the efficiency of an exhaust thermoelectric generator based on changes in the baffle distribution of the heat exchanger. J Therm Anal Calorim 143:523–533
Karana DR, Sahoo RR (2020) Performance assessment of the automotive heat exchanger with twisted tape for thermoelectric based waste heat recovery. J Clean Prod 283:124631
Ma T, Pandit J, Srinath V, Ekkad ST, Huxtable Q, Wang (2015) Simulation of thermoelectric-hydraulic performanceof a thermoelectric power generator with longitudinalvortex generators. Energy 84:695–703
Liu X, Deng YD, Chen S, Wang WS, Xu Y, Su CQ (2014) A case study on compatibility of automotive exhaust thermoelectric generation system, catalytic converter andmuffler. Case Stud ThermEng 2:62–66
Ting HC, Yeh HG, Shen CH, Ben Y, Jeng YD (2011) Experiments and simulations on low-temperature waste heat harvesting system by thermoelectric power generators. Appl Energy 88:1291–1297
Selvama C, Manikandan S, Krishna NV, Lamba R, Kaushik SC, Mahian O (2020) Enhanced thermal performance of a thermoelectric generator with phasechange materials. Int Commun Heat Mass Transf 114:1045611–1045618
Mizuno K, Sawada K, Nemoto T (2012) Development of a thermal buffering device to Cope with temperature fluctuations for a Thermoelectric Power Generator. J Electron Mater 41(6):1256–1262
Lv S, He W, Jiang Q, Hu Z, Liu X, Chen H, Liu M (2018) Study of different heat exchange technologies influence on the performanceof thermoelectric generators. Energy Convers Manag 156:167–177
Frédéric J, Lesage V, Éric S, Nathaniel L, Bertrand (2013) A study on heat transfer enhancement using flow channel inserts forthermoelectric power generation. Energy Conv Manag 75:532–541
Ma T, Qu Z, Yu X, Lu X, Wang Q (2018) A review on thermoelectric-hydraulic performance andheat transfer enhancement technologies ofthermoelectric power generator system. Therm Sci 22(5):1885–1903
Rezania A, Rosendahl LA (2012) New configurations of micro plate-fin heat sink to reduce MXene nanofluid coolant pumping power. J Electron Mater 41:1298–1304
Wang LB, Tao WQ, Wang QW, Wong TT (2001) Experimental study of developing turbulent flow and heat transfer in ribbed convergent/divergent square ducts. Int J Heat Fluid Flow 22:603–613
Li B, Wang QW, Wang YL, He WQ, Tao (2002) Experimental and numerical study of developing turbulent flow and heat transfer in convergent/divergent square ducts. Heat Mass Transf 38:399–408
Lee MS, Jeong SS, Ahn SW (2013) Heat transfer and friction in rectangular Convergentand Divergent channels with ribs. J Thermophys Heat Transfer 27(4):660–667
Lee MS, Jeong SS, Ahn SW (2014) Thermal performances in ribbed rectangular convergent and divergent channels. Appl Mech Mater 479–480:249–253
Ahmed T, Sammarraie A, Vafai K (2017) Heat transfer augmentation through convergence angles in a pipe. Numer Heat Transf Part A: Appl 72(3):197–214
Ahmed T, Sammarraie A, Vafai K (2019) Thermal-hydraulic performanceanalysis of a convergent double pipe heat exchanger. J Heat Transfer 141(5):051001
Incropera F, Dewitt PD (2006) Introduction to heat transfer, fifth edn. John Wiley & Sons Inc, New York
Kline S, Clintock FM (1953) Describing uncertainties in single-sampleexperiments. Mech Eng 75:3–8
Churchill SW, Ozoe H (1973) Correlations for laminar forced convection with Uniform Heating in Flow over a plate and in developing and fully developed Flow in a tube. ASME J Heat Transfer 95(1):78–84
Shah RK, London AL (1978) Laminar Flow forced convection in ducts, supplement 1 to advances in heat transfer. Academic Press, New York
Zhang Y, Wang L, Zhang N, Zhou Z (2018) Adsorptive environmental applications of MXene nanomaterials: a review. RSC Adv 8:19895–19905
Mashtalir O, Cook KM, Mochalin VN, Crowe M, Barsoum MW, Gogotsi Y (2014) Dye adsorption and decomposition on two-dimensional titanium carbide in aqueous media. J Mater Chem A 2:14334–14338
Jastrz AM, Szuplewska A, Wojciechowska R, Chudy M, Olszyna A, Birowska M, Popielski M, Majewski JA, Scheibe B, Natu V (2020) On tuning the cytotoxicity of Ti3C2 (MXene) flakes to cancerous and benign cells by post-delamination surface modifications. 2D Mater 7:025018
Nasrallah GK, Al-Asmakh M, Rasool K, Mahmoud KA (2018) Ecotoxicological assessment of Ti3C2Tx (MXene) using a zebrafish embryo model. Environ Sci Nano 5:1002–1011
Samylingam L, Aslfattahi N, Saidur R, Mohd S, Afzal A (2020) Solar energy materials and solar cells thermal and energy performance improvement of hybrid PV/T system by using olein palm oil with MXene as a new class of heat transfer fluid. Sol Energy Mater Sol Cells 218:110754
Bao Z, Bing N, Zhu X, Xie H, Yu W (2020) Ti3C2Tx MXene contained nanofluids with high thermal conductivity, super colloidal stability and low viscosity. Chem Eng J 406:126390
Kumar V, Sahoo RR (2022) 4 E’s (Energy, Exergy, Economic, Environmental) performance analysis of air heat exchanger equipped with various twisted turbulator inserts utilizing ternary hybrid nanofluids. Alexandria Eng J 61(7):5033–5050