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304 10 * 1mm Tubi spiralati in acciaio inox in Cina
Dimensione: 3/4 inch, 1/2 inch, 1 inch, 3 inch, 2 inch
Lunghezza di u tubu unità: 6 metri
Qualità d'acciaio: 201, 304 è 316
Grade: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Materiale: ACCIAIO INOX
Cundizione: Novu
Bobina di tubu in acciaio inox
Dimensione: 3/4 inch, 1/2 inch, 1 inch, 3 inch, 2 inch
Lunghezza di u tubu unità: 6 metri
Qualità d'acciaio: 201, 304 è 316
Grade: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Materiale: ACCIAIO INOX
Cundizione: Novu
Nanofluids covalenti è non-covalenti sò stati pruvati in tubi tondi equipati di inserti di cinta torciata cù anguli di helix di 45 ° è 90 °.U numaru di Reynolds era 7000 ≤ Re ≤ 17000, i pruprietà termofisichi sò stati evaluati à 308 K. U mudellu fisicu hè risoltu numericamenti cù un mudellu di viscosità turbulente di dui paràmetri (SST k-omega turbulence).I cuncentrazioni (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, è 0.1 wt.%) di i nanofluids ZNP-SDBS@DV è ZNP-COOH@DV sò stati cunsiderati in u travagliu.I mura di i tubi torciati sò riscaldati à una temperatura constante di 330 K. Sei paràmetri sò stati cunsiderati in u studiu attuale: a temperatura di l'outlet, u coefficient di trasferimentu di calore, u numeru mediu di Nusselt, u coefficient d'attrito, a perdita di pressione è i criteri di valutazione di u rendiment.In i dui casi (angolo di l'helix di 45 ° è 90 °), u nanofluid ZNP-SDBS@DV dimustrava caratteristiche termali-idrauliche più altu ch'è ZNP-COOH@DV, è hà aumentatu cù a frazione di massa crescente, per esempiu, 0.025 wt., è 0,05 wt.hè 1,19.% è 1.26 - 0.1 wt.%.In i dui casi (angolo helix 45 ° è 90 °), i valori di e caratteristiche termodinamiche quandu si usa GNP-COOH@DW sò 1.02 per 0.025% wt., 1.05 per 0.05% wt.è 1,02 per 0,1% di pesu.
U scambiatore di calore hè un dispositivu termodinamicu 1 utilizatu per trasfiriri u calore durante l'operazione di rinfrescante è di riscaldamentu.E proprietà termale-idrauliche di u scambiatore di calore migliurà u coefficient di trasferimentu di calore è riducenu a resistenza di u fluidu di travagliu.Diversi metudi sò stati sviluppati per migliurà u trasferimentu di calore, cumprese i turbulence enhancers2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 è nanofluids12,13,14,15.L'inserzione di cinta torciata hè unu di i metudi più riesciuti per migliurà u trasferimentu di calore in i scambiatori di calore per via di a so facilità di mantenimentu è di u prezzu bassu7,16.
In una seria di studii spirimintali è computational, e proprietà idrotermali di mischii di nanofluids è scambiatori di calore cù inserti di cinta torciati sò stati studiati.In un travagliu sperimentale, e proprietà idrotermali di trè nanofluidi metallici differenti (Ag@DW, Fe@DW è Cu@DW) sò state studiate in un scambiatore di calore a nastri ritorti (STT)17.In cunfrontu cù a pipa di basa, u coefficient di trasferimentu di calore di STT hè migliuratu da 11% è 67%.U layout SST hè u megliu da un puntu di vista ecunomicu in termini di efficienza cù u paràmetru α = β = 0,33.Inoltre, un incrementu di 18,2% in n hè statu osservatu cù Ag@DW, ancu s'ellu l'aumentu massimu di a perdita di pressione era solu 8,5%.I prucessi fisichi di u trasferimentu di calore è a perdita di pressione in tubi cuncentrichi cù è senza turbulatori coiled sò stati studiati cù i flussi turbulenti di Al2O3@DW nanofluid cù cunvezione forzata.U numeru massimu mediu di Nusselt (Nuavg) è a perdita di pressione sò osservati à Re = 20 000 quandu u pitch bobina = 25 mm è Al2O3@DW nanofluid 1,6 vol.Studi di laboratoriu sò stati ancu realizati per studià u trasferimentu di calore è e caratteristiche di perdita di pressione di i nanofluidi di l'ossidu di graphene (GO@DW) chì scorrenu attraversu tubi quasi circulari cù inserti WC.I risultati anu dimustratu chì 0,12 vol%-GO@DW hà aumentatu u coefficient di trasferimentu di calore cunvective da circa 77%.In un altru studiu sperimentale, i nanofluidi (TiO2@DW) sò stati sviluppati per studià e caratteristiche termali-idrauliche di tubi dimpled dotati di inserti di cinta torciata20.L'efficienza idrotermale massima di 1.258 hè stata ottenuta utilizendu 0.15 vol%-TiO2@DW incrustati in arburi inclinati di 45 ° cù un fattore di torsione di 3.0.I mudelli di simulazione monofase è dui fasi (ibridi) piglianu in contu u flussu è u trasferimentu di calore di i nanofluids CuO@DW à diverse concentrazioni di solidi (1-4% vol.%)21.L'efficienza termale massima di un tubu inseritu cù una cinta torciata hè 2,18, è un tubu inseritu cù dui tapes torciati in i stessi cundizioni hè 2,04 (model di dui fasi, Re = 36,000 è 4 vol.%).U flussu di nanofluid turbulent non-Newtonian di carboxymethyl cellulosa (CMC) è l'ossidu di cobre (CuO) in i tubi principali è i tubi cù inserti torciati hè statu studiatu.Nuavg mostra una migliione di 16,1% (per u pipeline principale) è 60% (per u pipeline coiled cun un rapportu di (H / D = 5)).In generale, un rapportu twist-to-ribbon più bassu risulta in un coefficient di attritu più altu.In un studiu sperimentale, l'effettu di i tubi cù una cinta torciata (TT) è bobine (VC) nantu à e proprietà di u trasferimentu di calore è u coefficient d'attrito hè statu studiatu cù nanofluids CuO@DW.Utilizendu 0,3 vol.%-CuO@DW à Re = 20,000 permette di aumentà u trasferimentu di calore in u tubu VK-2 à un valore massimu di 44,45%.Inoltre, quandu si usa un cable par torcia è un insertu di bobina in i stessi cundizioni di u cunfini, u coefficient d'attrito aumenta da fatturi di 1,17 è 1,19 cumparatu cù DW.In generale, l'efficienza termale di nanofluids inseriti in bobine hè megliu cà quellu di nanofluids inseriti in fili stranded.A caratteristica volumetrica di un flussu di nanofluide turbulente (MWCNT@DW) hè stata studiata in un tubu horizontale inseritu in un filu spirale.I paràmetri di prestazione termale eranu> 1 per tutti i casi, chì indicanu chì a cumminazione di nanofluidica cù l'inseritu di bobina mellora u trasferimentu di calore senza cunsumà a putenza di pompa.Abstract - E caratteristiche idrotermali di un scambiatore di calore à dui tubi cù vari inserti fatti di una cinta in forma di V (VcTT) ritorta modificata sò state studiate in cundizioni di un flussu turbulente di u nanofluido Al2O3 + TiO2@DW.Comparatu à DW in tubi di basa, Nuavg hà una mellura significativa di 132% è un coefficient d'attrito finu à 55%.Inoltre, l'efficienza energetica di u nanocomposite Al2O3 + TiO2@DW in un scambiatore di calore di dui tubi26 hè statu discutitu.In u so studiu, anu truvatu chì l'usu di Al2O3 + TiO2@DW è TT hà migliurà l'efficienza di l'esergia cumparatu cù DW.In scambiatori di calore tubulari cuncentrichi cù turbulatori VcTT, Singh è Sarkar27 anu utilizatu materiali di cambiamentu di fase (PCM), nanofluids dispersi unichi / nanocompositi (Al2O3@DW cù PCM è Al2O3 + PCM).Anu infurmatu chì u trasferimentu di calore è a perdita di pressione aumentanu cum'è u coefficient di torsione diminuisce è a cuncentrazione di nanoparticule aumenta.Un fattore di prufundità V-notch più grande o un fattore di larghezza più chjuca pò furnisce un trasferimentu di calore più grande è a perdita di pressione.Inoltre, u graphene-platinum (Gr-Pt) hè statu utilizatu per investigà u calore, l'attrito è a tarifa generale di generazione di entropia in tubi cù inserti 2-TT28.U so studiu hà dimustratu chì un percentinu più chjucu di (Gr-Pt) riduce significativamente a generazione di l'entropia di calore in paragunà à un sviluppu di entropia frictiva relativamente più altu.Nanofluids Al2O3@MgO mista è WC cònicu pò esse cunsideratu cum'è una bona mistura, postu chì un rapportu aumentatu (h / Δp) pò migliurà a prestazione idrotermale di un scambiatore di calore di dui tubi 29 .Un mudellu numericu hè utilizatu per valutà a prestazione di risparmiu energeticu è ambientale di scambiatori di calore cù diversi nanofluidi ibridi triparti (THNF) (Al2O3 + graphene + MWCNT) sospesi in DW30.A causa di i so Criterii di Evaluazione di Prestazione (PEC) in a gamma di 1.42-2.35, una cumminazione di Insert Turbulizer Twisted Depressed (DTTI) è (Al2O3 + Graphene + MWCNT) hè necessaria.
Finu à avà, poca attenzione hè stata pagata à u rolu di a funziunalisazione covalente è non-covalente in u flussu idrodinamicu in i fluidi termali.U scopu specificu di stu studiu era di paragunà e caratteristiche termale-idrauliche di nanofluids (ZNP-SDBS@DV) è (ZNP-COOH@DV) in inserti di cinta torciata cù anguli di helix di 45 ° è 90 °.I pruprietà termofisica sò misurati à Tin = 308 K. In questu casu, trè fraccioni di massa sò stati cunsiderati in u prucessu di paraguni, cum'è (0.025 wt.%, 0.05 wt.% è 0.1 wt.%).U trasferimentu di sforzu di cisura in u mudellu di flussu turbulente 3D (SST k-ω) hè utilizatu per risolve e caratteristiche termale-idrauliche.Cusì, stu studiu face una cuntribuzione significativa à u studiu di proprietà pusitivi (trasferimentu di calore) è proprietà negativi (caduta di pressione nantu à attritu), dimustrà e caratteristiche termale-idrauliche è ottimisazione di i fluidi di travagliu reali in tali sistemi di ingegneria.
A cunfigurazione di basa hè una pipa liscia (L = 900 mm è Dh = 20 mm).Dimensioni di cinta torcia inserita (lunghezza = 20 mm, spessore = 0,5 mm, prufilu = 30 mm).In questu casu, a durata, a larghezza è u colpu di u prufilu spirale eranu 20 mm, 0,5 mm è 30 mm, rispettivamente.I cinturi torciati sò inclinati à 45 ° è 90 °.Diversi fluidi di travagliu cum'è DW, nanofluids non-covalenti (GNF-SDBS@DW) è nanofluids covalenti (GNF-COOH@DW) à Tin = 308 K, trè diverse concentrazioni di massa è diversi numeri di Reynolds.I testi sò stati realizati in u scambiu di calore.U muru esternu di u tubu spirale hè stata riscaldata à una temperatura di a superficia constante di 330 K per pruvà i paràmetri per migliurà a trasferimentu di calore.
Nantu à fig.1 mostra schematicamente un tubu di inserimentu di cinta torciata cù e cundizioni di cunfini applicabili è l'area di maglia.Cumu l'hà dettu prima, e cundizioni di cunfini di velocità è pressione s'applicanu à e porzioni di entrata è di uscita di l'helix.À una temperatura di a superficia constante, una cundizione anti-slip hè impostu à u muru di a pipa.A simulazione numerica attuale usa una suluzione basata in pressione.À u listessu tempu, un prugramma (ANSYS FLUENT 2020R1) hè utilizatu per cunvertisce una equazione differenziale parziale (PDE) in un sistema di equazioni algebriche utilizendu u metudu di volumi finitu (FMM).U metudu SIMPLE di u sicondu ordine (metudu semi-implicitu per equazioni sequenziali dipendente da a pressione) hè in relazione cù a velocità-pressione.Hè da esse enfatizatu chì a cunvergenza di residuali per l'equazioni di massa, momentum è energia hè menu di 103 è 106, rispettivamente.
p Diagramma di duminii fisichi è computazionali: (a) angulu di l'helix 90 °, (b) angulu di l'helix 45 °, (c) senza pala elicoidale.
Un mudellu homogeneu hè utilizatu per spiegà e proprietà di nanofluids.Incorporandu nanomateriali in u fluidu di basa (DW), un fluidu cuntinuu cù proprietà termali eccellenti hè furmatu.In questu sensu, a temperatura è a velocità di u fluidu di basa è u nanomateriale anu u stessu valore.A causa di e teorie è supposizioni sopra, u flussu unifase efficiente travaglia in stu studiu.Diversi studii anu dimustratu l'efficacità è l'applicabilità di e tecniche monofase per u flussu nanofluidic31,32.
U flussu di nanofluids deve esse Newtonian turbulent, incompressible è stazionariu.U travagliu di cumpressione è u riscaldamentu viscosu sò irrilevanti in stu studiu.Inoltre, u gruixu di i muri interni è esterni di a pipa ùn hè micca cunsideratu.Dunque, l'equazioni di cunservazione di massa, momentum è energia chì definiscenu u mudellu termale pò esse spressione cusì:
induve \(\overrightarrow{V}\) hè u vettore di velocità media, Keff = K + Kt hè a conduttività termica effettiva di nanofluidi covalenti è non covalenti, è ε hè a velocità di dissipazione di energia.E proprietà termofisiche efficaci di i nanofluidi, cumprese a densità (ρ), a viscosità (μ), a capacità termica specifica (Cp) è a conduttività termica (k), mostrata in a tavula, sò state misurate durante un studiu sperimentale à una temperatura di 308 K1 quandu s'utilice. in questi simulatori.
I simulazioni numerichi di u flussu di nanofluid turbulent in tubi cunvinziunali è TT sò stati realizati à i numeri Reynolds 7000 ≤ Re ≤ 17000. Queste simulazioni è i coefficienti di trasferimentu di calore cunvective sò stati analizati utilizendu u mudellu di turbulenza κ-ω di Mentor di trasferimentu di stress shear (SST) mediatu nantu à a turbulenza di Reynold. mudellu Navier-Stokes, cumunimenti usatu in a ricerca aerodinamica.Inoltre, u mudellu travaglia senza funzione di muru è hè precisu vicinu à i muri 35,36.(SST) Les équations κ-ω régissant le modèle de turbulence sont les suivantes :
induve \(S\) hè u valore di a rata di deformazione, è \(y\) hè a distanza à a superficia adiacente.Intantu, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) è \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) denote tutte e custanti di u mudellu.F1 è F2 sò funzioni miste.Nota: F1 = 1 in a capa di frontiera, 0 in u flussu chì vene.
I paràmetri di valutazione di u rendiment sò usati per studià u trasferimentu di calore cunvective turbulent, u flussu di nanofluid covalente è non covalente, per esempiu31:
In questu cuntestu, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) è (\(\mu\)) sò usati per a densità, a velocità di u fluidu. , diametru idraulicu è viscosità dinamica.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - capacità termica specifica è conduttività termica di u fluidu chì scorri.Inoltre, (\(\dot{m}\)) si riferisce à u flussu di massa, è (\({T}_{out}-{T}_{in}\)) si riferisce à a differenza di temperatura di entrata è di uscita.(NFs) si riferisce à i nanofluids covalenti, non-covalenti, è (DW) si riferisce à l'acqua distillata (fluidu di basa).\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in }\right)}{2}\) è \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
E proprietà termofisiche di u fluidu di basa (DW), nanofluid non-covalente (GNF-SDBS@DW), è nanofluid covalente (GNF-COOH@DW) sò stati pigliati da a literatura publicata (studi sperimentali), Sn = 308 K, cum'è mostra in Table 134. In un tipicu In un esperimentu per ottene un nanofluid non-covalente (GNP-SDBS@DW) cun percentuali di massa cunnisciuti, certi grammi di GNP primariu sò stati inizialmente pesati nantu à un equilibriu digitale.U rapportu di pesu di SDBS / GNP nativu hè (0.5: 1) ponderatu in DW.In questu casu, i nanofluidi covalenti (COOH-GNP@DW) sò stati sintetizzati aghjunghjendu gruppi di carboxyl à a superficia di GNP utilizendu un mediu fortemente àcitu cù un rapportu voluminu (1: 3) di HNO3 è H2SO4.Nanofluidi covalenti è non-covalenti sò stati sospesi in DW à trè percentuali di pesu diffirenti cum'è 0,025% in peso, 0,05% in peso.è 0,1% di a massa.
I testi di l'indipendenza di a rete sò stati realizati in quattru duminii computazionali differenti per assicurà chì a dimensione di a maglia ùn hà micca affettatu a simulazione.In u casu di un tubu di torsione di 45 °, u numeru di unità cù una dimensione di unità 1,75 mm hè 249.033, u numeru di unità cù una dimensione di unità 2 mm hè 307.969, u numeru di unità cù una dimensione di unità 2.25 mm hè 421.406, è u numeru di unità. cù taglia unità 2 .5 mm 564 940 rispittivamenti.Inoltre, in l'esempiu di una pipa torciata à 90 °, u nùmeru di elementi cù una dimensione di l'elementu 1,75 mm hè 245,531, u numeru di elementi cù una dimensione di l'elementu 2 mm hè 311,584, u nùmeru di elementi cù una dimensione di l'elementu 2,25 mm hè 422.708, è u numeru di elementi cù una dimensione di l'elementu di 2,5 mm hè rispettivamente 573.826.A precisione di e letture di pruprietà termale cum'è (Tout, htc, è Nuavg) aumenta cum'è u numeru di elementi diminuisce.À u listessu tempu, a precisione di i valori di u coefficient d'attrito è a caduta di pressione dimustrava un cumpurtamentu completamente diversu (Fig. 2).Grid (2) hè stata aduprata cum'è l'area di rete principale per evaluà e caratteristiche termali-idraulici in u casu simulatu.
Pruvate u trasferimentu di calore è u rendiment di caduta di pressione indipindentamente da a rete cù coppie di tubi DW torciati à 45 ° è 90 °.
I risultati numerichi attuali sò stati validati per u rendiment di trasferimentu di calore è u coefficient di attritu utilizendu correlazioni empiriche è equazioni ben cunnisciute cum'è Dittus-Belter, Petukhov, Gnelinsky, Notter-Rouse è Blasius.U paragone hè statu fattu sottu a cundizione 7000≤Re≤17000.Sicondu a fig.3, l'errore mediu è massimu trà i risultati di simulazione è l'equazioni di trasferimentu di calore sò 4,050 è 5,490% (Dittus-Belter), 9,736 è 11,33% (Petukhov), 4,007 è 7,483% (Gnelinsky), è 3,883% è 4,937% (4. Nott-Belter).Rose).In questu casu, l'errore mediu è massimu trà i risultati di simulazione è l'equazione di coefficient di attritu sò 7,346% è 8,039% (Blasius) è 8,117% è 9,002% (Petukhov), rispettivamente.
Trasferimentu di calore è proprietà idrodinamiche di DW à parechji numeri di Reynolds utilizendu calculi numerichi è correlazioni empiriche.
Questa sezione discute e proprietà termali di nanofluids non covalenti (LNP-SDBS) è covalenti (LNP-COOH) in trè frazioni di massa differenti è numeri di Reynolds cum'è medie relative à u fluidu di basa (DW).Dui geometrii di scambiatori di calore di cinturione coiled (helix angle 45 ° è 90 °) sò discututi per 7000 ≤ Re ≤ 17000. In fig.La figure 4 montre la température moyenne à la sortie du nanofluide dans le fluide de base (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \) ) à (0,025% in peso, 0,05% in peso e 0,1% in peso).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) hè sempre menu di 1, chì significa chì a temperatura di outlet is non-covalent (VNP-SDBS) è covalent (VNP-COOH) nanofluids sò sottu à a temperatura à l 'outlet di u liquidu basi.I riduzioni più bassi è più alti eranu 0.1 wt%-COOH@GNPs è 0.1 wt%-SDBS@GNPs, rispettivamente.Stu fenominu hè duvuta à un incrementu di u numeru di Reynolds à una frazione di massa constante, chì porta à un cambiamentu di e proprietà di u nanofluid (vale à dì, a densità è a viscosità dinamica).
I figuri 5 è 6 mostranu e caratteristiche di trasferimentu di calore mediu di nanofluid à fluidu di basa (DW) à (0,025% in peso, 0,05% in peso è 0,1% in peso).I pruprietà di trasferimentu di calore mediu sò sempre più grande di 1, chì significa chì e proprietà di trasferimentu di calore di i nanofluids non-covalenti (LNP-SDBS) è covalenti (LNP-COOH) sò rinfurzati cumparatu cù u fluidu di basa.0.1 wt%-COOH@GNPs è 0.1 wt%-SDBS@GNPs ottennu u più bassu è u più altu guadagnu, rispettivamente.Quandu u numeru di Reynolds aumenta per via di una mistura di fluidu più grande è di turbulenza in u tubu 1, u rendiment di trasferimentu di calore migliora.I fluidi attraversu picculi spazii righjunghjenu velocità più altu, risultatu in una strata di cunfini di velocità / calore più sottile, chì aumenta a rata di trasferimentu di calore.Aghjunghjendu più nanoparticuli à u fluidu di basa pò avè risultati pusitivi è negativi.L'effetti benefizii includenu collisioni di nanoparticule aumentate, esigenze favurevuli di conduttività termica di fluidi, è trasferimentu di calore rinfurzatu.
Coefficient di trasferimentu di calore di nanofluid à fluidu di basa secondu u numeru di Reynolds per tubi 45 ° è 90 °.
À u listessu tempu, un effettu negativu hè un aumentu di a viscosità dinamica di u nanofluid, chì riduce a mobilità di u nanofluid, riducendu cusì u numeru mediu di Nusselt (Nuavg).L'aumentu di a conducibilità termica di i nanofluids (ZNP-SDBS@DW) è (ZNP-COOH@DW) deve esse dovutu à u muvimentu browniano è a microconvection di nanoparticelle di grafene sospese in DW37.A conductività termale di u nanofluid (ZNP-COOH@DV) hè più altu ch'è quellu di u nanofluid (ZNP-SDBS@DV) è l'acqua distillata.Aghjunghjendu più nanomateriali à u fluidu di basa aumenta a so conduttività termale (Table 1)38.
Figura 7 illustra u coefficient mediu di attritu di nanofluids cun fluidu di basa (DW) (f (NFs) / f (DW)) in percentuale di massa (0,025%, 0,05% è 0,1%).U coefficient di attritu mediu hè sempre ≈1, chì significa chì i nanofluidi non covalenti (GNF-SDBS@DW) è covalenti (GNF-COOH@DW) anu u listessu coefficient di attritu cum'è u fluidu di basa.Un scambiatore di calore cù menu spaziu crea più obstruczione di u flussu è aumenta l'attrito di u flussu1.In fondu, u coefficient di attritu aumenta ligeramente cù a frazione di massa crescente di u nanofluid.I perditi frictional più altu sò causati da l'aumentu di a viscosità dinamica di u nanofluid è l'aumentu di u sforzu di cisura nantu à a superficia cù un percentinu di massa più altu di nanografene in u fluidu di basa.Table (1) mostra chì a viscosità dinamica di u nanofluid (ZNP-SDBS@DV) hè più altu ch'è quellu di u nanofluid (ZNP-COOH@DV) à u listessu percentuale di pesu, chì hè assuciatu cù l'aghjunzione di l'effetti di a superficia.agenti attivi nantu à un nanofluid non-covalente.
Nantu à fig.8 mostra nanofluidu cumparatu cù u fluidu di base (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) à (0,025%, 0,05% è 0,1% ).U nanofluid non-covalente (GNPs-SDBS@DW) hà dimustratu una perdita di pressione media più alta, è cun un aumentu di u percentuale di massa à 2.04% per 0.025% wt., 2.46% per 0.05% wt.è 3.44% per 0.1% wt.cù l'allargamentu di u casu (angolo di l'helix 45 ° è 90 °).Intantu, u nanofluid (GNPs-COOH@DW) hà dimustratu una perdita di pressione media più bassa, aumentendu da 1.31% à 0.025% wt.finu à 1,65% à 0,05% in peso.A perdita di pressione media di 0,05% in peso -COOH@NP è 0,1% in peso -COOH@NP hè 1,65%.Comu pò esse vistu, a caduta di pressione cresce cù u numeru Re crescente in tutti i casi.Una caduta di pressione aumentata à alti valori Re hè indicatu da una dependenza diretta à u flussu di volume.Per quessa, un numeru Re più altu in u tubu porta à una caduta di pressione più altu, chì esige un aumentu di a putenza di pompa39,40.Inoltre, e perdite di pressione sò più altu per via di a più alta intensità di eddi è di turbulenza generata da a superficia più grande, chì aumenta l'interazzione di e forze di pressione è inerzia in a capa di frontiera1.
In generale, i criteri di valutazione di rendiment (PEC) per nanofluidi non covalenti (VNP-SDBS@DW) è covalenti (VNP-COOH@DW) sò mostrati in Figs.9. Nanofluid (ZNP-SDBS@DV) hà dimustratu valori PEC più altu ch'è (ZNP-COOH@DV) in i dui casi (angolo helix 45 ° è 90 °) è hè stata migliurata aumentendu a frazione di massa, per esempiu, 0,025. wt.%.hè 1,17, 0,05% in peso hè 1,19 è 0,1% in peso hè 1,26.Intantu, i valori PEC chì utilizanu nanofluids (GNPs-COOH@DW) eranu 1.02 per 0.025% in peso, 1.05 per 0.05% in peso, 1.05 per 0.1% in peso.in i dui casi (angolo di l'helix 45 ° è 90 °).1.02.Comu regula, cù un aumentu di u numeru Reynolds, l'efficienza termale-idraulica diminuisce significativamente.Quandu u numeru di Reynolds aumenta, a diminuzione di u coefficient d'efficienza termale-idraulica hè sistematicamente assuciata cù un aumentu di (NuNFs / NuDW) è una diminuzione di (fNFs / fDW).
Proprietà idrotermali di i nanofluidi riguardu à i fluidi di basa secondu i numeri di Reynolds per i tubi cù anguli di 45 ° è 90 °.
Questa sezione discute e proprietà termali di l'acqua (DW), i nanofluidi non-covalenti (VNP-SDBS@DW) è covalenti (VNP-COOH@DW) à trè diverse concentrazioni di massa è numeri di Reynolds.Dui geometrii di scambiatori di calore di cinturini in spirale sò stati cunsiderati in a gamma 7000 ≤ Re ≤ 17000 in quantu à i tubi cunvinziunali (angles di l'helix 45 ° è 90 °) per valutà a prestazione termale-idraulica media.Nantu à fig.10 mostra a temperatura di l'acqua è di i nanofluidi à l'output cum'è una media utilizendu (angle d'hélice 45 ° è 90 °) per un tubu cumuni (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {T} _{out}}_{Regular}}\)).Nanofluidi non-covalenti (GNP-SDBS@DW) è covalenti (GNP-COOH@DW) anu trè frazioni di pesu diffirenti cum'è 0,025% in peso, 0,05% in peso è 0,1% in peso.Comu mostra in fig.11, u valore mediu di a temperatura di uscita (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\))> 1, indicà chì (45 ° è 90 ° helix angle) a temperatura à l'output di u scambiatore di calore hè più significativu di quellu di una pipa cunvinziunali, per via di a più grande intensità di turbulenza è di un mischju megliu di u liquidu.Inoltre, a temperatura à l'outlet di DW, i nanofluids non covalenti è covalenti diminuite cù u numeru di Reynolds crescente.U fluidu di basa (DW) hà a più alta temperatura di uscita media.Intantu, u valore più bassu si riferisce à 0.1 wt%-SDBS@GNPs.I nanofluidi non covalenti (GNPs-SDBS@DW) mostranu una temperatura di uscita media più bassa cumparatu cù i nanofluidi covalenti (GNPs-COOH@DW).Siccomu a cinta torciata rende u campu di flussu più mischju, u flussu di calore vicinu à u muru pò passà più facilmente per u liquidu, aumentendu a temperatura generale.Un rapportu più bassu di torsione à a cinta si traduce in una penetrazione megliu è dunque un trasferimentu di calore megliu.Per d 'altra banda, pò esse vistu chì a cinta rolled mantene una temperatura più bassu contru à u muru, chì in turnu aumenta u Nuavg.Per inserti di cinta torciata, un valore Nuavg più altu indica un trasferimentu di calore cunvectivu migliuratu in u tubu22.A causa di u percorsu di u flussu aumentatu è di u mischju supplementu è a turbulenza, u tempu di residenza aumenta, risultatu in un aumentu di a temperatura di u liquidu à l'outlet41.
Numeri di Reynolds di diversi nanofluids relative à a temperatura di uscita di i tubi cunvinziunali (45 ° è 90 ° helix angles).
Coefficienti di trasferimentu di calore (45 ° è 90 ° d'angolo d'elica) versus numeri di Reynolds per diversi nanofluidi cumparati à i tubi convenzionali.
U mekanismu principalu di u trasferimentu di calore di a cinta rinforzata hè a siguenti: 1. A riduzione di u diametru idraulicu di u tubu di scambiu di calore porta à un aumentu di a velocità di u flussu è di a curvatura, chì à u turnu aumenta u stress di cisura à u muru è prumove u muvimentu secundariu.2. A causa di u bloccu di a cinta di bobina, a vitezza à u muru di a pipa aumenta, è u gruixu di a capa di cunfini diminuite.3. U flussu spirale daretu à a cintura torciata porta à un aumentu di a veloce.4. Vortices Induced migliurà fluidu mischjà trà i rigioni cintrali è vicinu muru di u flow42.Nantu à fig.11 è fig.12 mostra e proprietà di trasferimentu di calore di DW è nanofluids, per esempiu (coefficient di trasferimentu di calore è u numeru mediu di Nusselt) cum'è medie cù tubi d'inserzione di cinta torciata cumparatu cù tubi cunvinziunali.Nanofluidi non-covalenti (GNP-SDBS@DW) è covalenti (GNP-COOH@DW) anu trè frazioni di pesu diffirenti cum'è 0,025% in peso, 0,05% in peso è 0,1% in peso.In i dui scambiatori di calore (45 ° è 90 ° helix angle) a prestazione media di trasferimentu di calore hè> 1, chì indica una migliione in u coefficient di trasferimentu di calore è u numeru mediu di Nusselt cù tubi spiralati cumparatu cù i tubi convenzionali.I nanofluidi non covalenti (GNPs-SDBS@DW) anu mostratu un migliuramentu mediu di trasferimentu di calore più altu cà i nanofluidi covalenti (GNPs-COOH@DW).À Re = 900, a migliione di 0.1% in peso in u rendiment di trasferimentu di calore -SDBS@GNPs per i dui scambiatori di calore (45 ° è 90 ° helix angle) era u più altu cù un valore di 1.90.Questu significa chì l'effettu TP uniforme hè più impurtante à velocità di fluidu più bassu (numeru Reynolds)43 è cresce l'intensità di turbulenza.A causa di l'intruduzioni di parechji vortices, u coefficient di trasferimentu di calore è u numeru mediu di tubi TT di Nusselt sò più altu di i tubi cunvinziunali, risultatu in una strata di cunfini più fina.A prisenza di HP aumenta l'intensità di a turbulenza, a mistura di i flussi di fluidu di travagliu è u trasferimentu di calore rinfurzatu paragunatu à i tubi di basa (senza inserisce una cinta torciata)21.
U numeru mediu di Nusselt (angolo di l'elice 45 ° è 90 °) versus u numeru di Reynolds per diversi nanofluidi cumparatu cù i tubi convenzionali.
Les figures 13 et 14 montrent le coefficient moyen de friction (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) et la perte de pression (\(\frac{{\Delta P} _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} circa 45 ° è 90 ° per i tubi convenzionali chì utilizanu nanofluidi DW, (GNPs-SDBS@DW) è (GNPs-COOH@DW) scambiatore di ioni cuntene ( 0,025 % in peso, 0,05 % in peso e 0,1 % in peso). {{f}_{Plain} }\)) e perdita di pressione (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P} }_{Plain}}\}) diminuisce. casi, u coefficient di attritu è a perdita di pressione sò più altu à i numeri di Reynolds più bassi. U coefficient di attritu mediu è a perdita di pressione sò trà 3,78 è 3,12. angulu è 90 °) scambiatore di calore custò trè volte più altu di i pipi cunvinziunali.In più, quandu u fluidu di travagliu scorri à una vitezza più altu, u coefficient di attritu diminuisce. U prublema nasce perchè cum'è u numeru di Reynolds aumenta, u gruixu di a capa di cunfini. diminuisce, chì porta à una diminuzione di l'effettu di a viscosità dinamica nantu à l'area affettata, una diminuzione di i gradienti di velocità è e tensioni di taglio è, in cunseguenza, una diminuzione di u coefficient di attritu21.L'effettu di bloccu migliuratu à causa di a presenza di TT è l'aumentu di u turbulente si traduce in perdite di pressione significativamente più elevate per i tubi TT eterogenei cà per i tubi di basa.Inoltre, sia per a pipa di basa è per a pipa TT, si pò vede chì a caduta di pressione aumenta cù a velocità di u fluidu di travagliu43.
Coefficient di attritu (45 ° è 90 ° d'angolo di l'elica) versus u numeru di Reynolds per diversi nanofluidi cumparatu cù i tubi convenzionali.
Perdita di pressione (45 ° è 90 ° angolo di l'elica) in funzione di u numeru di Reynolds per diversi nanofluids relative à un tubu convenzionale.
In riassuntu, a Figura 15 mostra i criterii di valutazione di rendiment (PEC) per scambiatori di calore cù anguli di 45 ° è 90 ° cumparatu cù i tubi lisci (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) in (0,025% in peso, 0,05% in peso e 0,1% in peso) usando nanofluidi DV, (VNP-SDBS@DV) e covalenti (VNP-COOH@DV).U valore (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 in i dui casi (45° è 90° helix angle) in u scambiatore di calore.Inoltre, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) righjunghji u so megliu valore à Re = 11 000.U scambiatore di calore à 90 ° mostra un ligeru aumentu di (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) paragunatu à un scambiatore di calore à 45 °., At Re = 11 000 0,1 wt%-GNPs@SDBS rapprisenta valori più alti (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) valuri, per esempiu 1,25 per un angulu di scambiatore di calore à 45 ° è 1,27 per scambiatore di calore d'angolo di 90 °.Hè più grande di unu in tutti i percentuali di a frazione di massa, chì indica chì i pipi cù inseriti di cinta torcia sò superiori à i pipi cunvinziunali.In particulare, u trasferimentu di calore megliu furnitu da l'inserzioni di cinta hà risultatu in un aumentu significativu di perdite di attritu22.
Criteri di efficienza per u numeru di Reynolds di diversi nanofluidi in relazione à i tubi cunvinziunali (45 ° è 90 ° helix angle).
L'Appendice A mostra i streamlines per i scambiatori di calore à 45 ° è 90 ° à Re = 7000 cù DW, 0,1 wt%-GNP-SDBS@DW è 0,1 wt%-GNP-COOH@DW.I streamlines in u pianu trasversale sò a funzione più impressiunanti di l'effettu di l'inserzioni di cinta torciata nantu à u flussu principale.L'usu di scambiatori di calore 45 ° è 90 ° mostra chì a velocità in a regione vicinu à u muru hè apprussimatamente a stessa.Intantu, l'Appendice B mostra i contorni di velocità per i scambiatori di calore 45 ° è 90 ° à Re = 7000 cù DW, 0,1 wt%-GNP-SDBS@DW è 0,1 wt%-GNP-COOH@DW.I loops di velocità sò in trè lochi diffirenti (fette), per esempiu, Plain-1 (P1 = -30mm), Plain-4 (P4 = 60mm) è Plain-7 (P7 = 150mm).A velocità di flussu vicinu à u muru di a pipa hè più bassu è a velocità di u fluidu aumenta versu u centru di a pipa.Inoltre, quandu passa per u duttu di l'aria, l'area di bassa velocità vicinu à u muru aumenta.Questu hè duvuta à a crescita di a capa di frontiera idrodinamica, chì aumenta u gruixu di a regione di bassa velocità vicinu à u muru.Inoltre, l'aumentu di u numeru di Reynolds aumenta u livellu di velocità generale in tutte e sezioni trasversali, riducendu cusì u grossu di a regione di bassa velocità in u canali39.
Nanosheets di grafene covalenti è micca covalenti sò stati valutati in inserti di cinta torciata cù anguli di helix di 45 ° è 90 °.U scambiatore di calore hè risoltu numericamenti cù u mudellu di turbulenza SST k-omega à 7000 ≤ Re ≤ 17000. I pruprietà termofisichi sò calculati à Tin = 308 K. Simultaneously heat the twisted tube wall at a constant temperature of 330 K. COOH@DV) hè stata diluita in trè quantità di massa, per esempiu (0,025% in peso, 0,05% in peso è 0,1% in peso).U studiu attuale hà cunsideratu sei fattori principali: a temperatura di l'outlet, u coefficient di trasferimentu di calore, u numeru mediu di Nusselt, u coefficient di attritu, a perdita di pressione è i criteri di valutazione di u rendiment.Eccu i principali risultati:
A temperatura media di uscita (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) hè sempre menu di 1, chì significa chì non-spread A temperatura outlet di valenza (ZNP-SDBS@DV) è covalente (ZNP-COOH@DV) nanofluids hè più bassu chè quellu di u liquidu di basa.Intantu, a temperatura media di uscita (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) valore > 1, chì indica à u fattu chì (45 ° è 90 ° helix angle) a temperatura outlet hè più altu chè cù tubi cunvinziunali.
In i dui casi, i valori medii di e proprietà di trasferimentu di calore (nanofluid / fluidu di base) è (tubu torcitu / tubu normale) mostranu sempre > 1.Nanofluidi non-covalenti (GNPs-SDBS@DW) mostranu un aumentu mediu più altu di u trasferimentu di calore, currispundenu à i nanofluidi covalenti (GNPs-COOH@DW).
U coefficiente di attritu mediu (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) di nanofluidi non covalenti (VNP-SDBS@DW) è covalenti (VNP-COOH@DW) hè sempre ≈1 .attrito di nanofluidi non covalenti (ZNP-SDBS@DV) è covalenti (ZNP-COOH@DV) (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) per sempre> 3.
Dans les deux cas (angle d'hélice de 45° et 90°), les nanofluides (GNPs-SDBS@DW) ont montré plus élevé (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0,025 Wt.% per 2.04%, 0.05 wt.% per 2.46% è 0.1 wt.% per 3.44%.Intantu, i nanofluidi (GNPs-COOH@DW) anu mostratu più bassi (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) da 1,31% per 0,025% in peso à 1,65% hè 0,05. % in pesu.Inoltre, a perdita di pressione media (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) di non-covalente (GNPs-SDBS@DW) è covalente (GNPs-COOH@DW). ))) nanofluids sempre > 3.
Dans les deux cas (angles d'hélice de 45° et 90°), les nanofluides (GNPs-SDBS@DW) ont montré une valeur plus élevée (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW) , p.e. 0,025% in peso - 1,17, 0,05% in peso - 1,19, 0,1% in peso - 1,26.In questu casu, i valori di (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) chì utilizanu (GNPs-COOH@DW) nanofluids sò 1.02 per 0.025% in peso, 1.05 per 0. , 05 pesu.% è 1,02 hè 0,1% in pesu.Inoltre, à Re = 11 000, 0,1 wt%-GNPs@SDBS hà dimustratu valori più altu (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), cum'è 1,25 per un angulu di helix à 45 °. è l'angolo di l'helix di 90 ° 1,27.
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Tempu di post: 17-mar-2023