Tankewol foar it besykjen fan Nature.com.Jo brûke in browserferzje mei beheinde CSS-stipe.Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in bywurke browser brûke (of kompatibiliteitsmodus útskeakelje yn Internet Explorer).Derneist, om trochgeande stipe te garandearjen, litte wy de side sjen sûnder stilen en JavaScript.
Sliders dy't trije artikels per dia sjen litte.Brûk de efter- en folgjende knoppen om troch de dia's te bewegen, of de slide-controller-knoppen oan 'e ein om troch elke dia te bewegen.
304 10 * 1mm RVS coiled buizen yn Sina
Grutte: 3/4 inch, 1/2 inch, 1 inch, 3 inch, 2 inch
Unit Pipe Lengte: 6 meter
Staalklasse: 201, 304 EN 316
Grade: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Materiaal: STAINLESS STEEL
Betingst: Nij
RVS Tube Coil
Grutte: 3/4 inch, 1/2 inch, 1 inch, 3 inch, 2 inch
Unit Pipe Lengte: 6 meter
Staalklasse: 201, 304 EN 316
Grade: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Materiaal: STAINLESS STEEL
Betingst: Nij
Kovalente en net-kovalente nanofluids waarden hifke yn rûne buizen útrist mei twisted tape-ynserts mei helixhoeken fan 45 ° en 90 °.It Reynolds-nûmer wie 7000 ≤ Re ≤ 17000, de thermofysyske eigenskippen waarden evaluearre op 308 K. It fysike model wurdt numeryk oplost mei in twa-parameter turbulinte viskositeitsmodel (SST k-omega turbulence).De konsintraasjes (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, en 0.1 wt.%) fan de nanofluids ZNP-SDBS@DV en ZNP-COOH@DV waarden yn it wurk beskôge.De muorren fan 'e twisted buizen wurde ferwaarme op in konstante temperatuer fan 330 K. Seis parameters waarden beskôge yn' e aktuele stúdzje: outlet temperatuer, waarmte oerdracht koëffisjint, gemiddelde Nusselt nûmer, friksje koëffisjint, druk ferlies, en prestaasjes evaluaasje kritearia.Yn beide gefallen (helix hoeke fan 45 ° en 90 °) toande de ZNP-SDBS@DV nanofluid hegere termyske-hydraulyske skaaimerken as ZNP-COOH@DV, en it ferhege mei tanimmende massafraksje, bygelyks 0.025 wt.en 0,05 gew.stiet hjoed op 1.19 €.% en 1,26 – 0,1 gew.%.Yn beide gefallen (helix hoeke 45 ° en 90 °) binne de wearden fan thermodynamyske skaaimerken by it brûken fan GNP-COOH@DW 1,02 foar 0,025% wt., 1,05 foar 0,05% wt.en 1,02 foar 0,1% wt.
De waarmtewikseler is in thermodynamysk apparaat 1 dat wurdt brûkt foar it oerdragen fan waarmte by koel- en ferwaarmingsoperaasjes.De termyske-hydraulyske eigenskippen fan 'e waarmtewikseler ferbetterje de waarmteferfierkoëffisjint en ferminderje de wjerstân fan' e wurkjende floeistof.Ferskate metoaden binne ûntwikkele om waarmteferfier te ferbetterjen, ynklusyf turbulence enhancers2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 en nanofluids12,13,14,15.Twisted tape ynfoegje is ien fan de meast súksesfolle metoaden foar it ferbetterjen fan waarmte oerdracht yn waarmte Exchangers fanwege syn gemak fan ûnderhâld en lege kosten7,16.
Yn in searje fan eksperimintele en komputearjende stúdzjes waarden de hydrothermyske eigenskippen fan miks fan nanofluids en waarmtewikselers mei twisted tape-ynserts studearre.Yn in eksperiminteel wurk waarden de hydrotermyske eigenskippen fan trije ferskillende metallyske nanofluids (Ag@DW, Fe@DW en Cu@DW) studearre yn in needle twisted tape (STT) waarmtewikseler17.Yn ferliking mei de basis piip, de waarmte oerdracht koëffisjint fan STT wurdt ferbettere troch 11% en 67%.De SST-yndieling is de bêste út in ekonomysk eachpunt yn termen fan effisjinsje mei de parameter α = β = 0,33.Dêrneist waard in 18,2% ferheging fan n waarnommen mei Ag@DW, hoewol't de maksimale tanimming fan druk ferlies wie mar 8,5%.De fysike prosessen fan waarmte-oerdracht en drukferlies yn konsintryske liedingen mei en sûnder spiraal-turbulators waarden studearre mei turbulinte streamen fan Al2O3@DW nanofluid mei twongen konveksje.De maksimale gemiddelde Nusselt oantal (Nuavg) en druk ferlies wurde waarnommen op Re = 20.000 doe't de coil pitch = 25 mm en Al2O3 @ DW nanofluid 1,6 vol.%.Laboratoariumstúdzjes binne ek útfierd om de eigenskippen fan waarmteferfier en drukferlies te studearjen fan grafene okside nanofluids (GO@DW) dy't troch hast rûne buizen mei WC-ynserts streame.De resultaten lieten sjen dat 0,12 vol% -GO@DW de konvektive waarmteferfierkoëffisjint mei sawat 77% fergrutte.Yn in oare eksperimintele stúdzje waarden nanofluids (TiO2@DW) ûntwikkele om de termyske-hydraulyske skaaimerken te studearjen fan dimpled buizen foarsjoen fan twisted tape-ynserts20.De maksimale hydrotermyske effisjinsje fan 1.258 waard berikt mei 0.15 vol% -TiO2@DW ynbêde yn 45 ° hellende shafts mei in twistfaktor fan 3.0.Single-fase en twa-fase (hybride) simulaasje modellen nimme rekken mei de stream en waarmte oerdracht fan CuO @ DW nanofluids by ferskate fêste stoffen konsintraasjes (1-4% vol.%)21.De maksimale termyske effisjinsje fan in buis ynfoege mei ien twisted tape is 2,18, en in buis ynfoege mei twa twisted tapes ûnder deselde betingsten is 2,04 (twa-fase model, Re = 36.000 en 4 vol.%).De net-Newtoniaanske turbulente nanofluidstream fan carboxymethylcellulose (CMC) en koperoxide (CuO) yn haadpipen en pipen mei twisted ynserts is studearre.Nuavg toant in ferbettering fan 16,1% (foar de haadpipeline) en 60% (foar de spiraalfoarmige pipeline mei in ferhâlding fan (H / D = 5)).Algemien resultearret in legere twist-to-lint-ferhâlding yn in hegere wriuwingskoëffisjint.Yn in eksperimintele stúdzje waard it effekt fan pipes mei in twisted tape (TT) en coils (VC) op 'e eigenskippen fan waarmteferfier en wriuwingskoëffisjint bestudearre mei CuO@DW nanofluids.Mei 0.3 vol.%-CuO@DW by Re = 20.000 makket it mooglik om te fergrutsjen de waarmte oerdracht yn de VK-2 piip nei in maksimum wearde fan 44,45%.Dêrneist, by it brûken fan in twisted pear kabel en in coil ynfoegje ûnder deselde grins betingsten, ferheget de wriuwingskoëffisjint mei faktoaren fan 1,17 en 1,19 yn ferliking mei DW.Yn 't algemien is de thermyske effisjinsje fan nanofluids ynfoege yn spoelen better dan dy fan nanofluids ynfoege yn strânde draden.De volumetryske karakteristyk fan in turbulinte (MWCNT@DW) nanofluidstream waard studearre binnen in horizontale buis ynfoege yn in spiraaldraad.De thermyske prestaasjesparameters wiene> 1 foar alle gefallen, wat oanjout dat de kombinaasje fan nanofluidika mei de spoelynfoegje ferbettert waarmteferfier sûnder pompkrêft te konsumearjen.Abstrakt - De hydrothermale skaaimerken fan in twa-pipe waarmtewikseler mei ferskate ynserts makke fan in wizige twisted-twisted V-foarmige tape (VcTT) binne studearre ûnder betingsten fan in turbulinte stream fan 'e Al2O3 + TiO2@DW nanofluid.Yn ferliking mei DW yn basisbuizen hat Nuavg in signifikante ferbettering fan 132% en in wriuwingskoëffisjint fan oant 55%.Dêrnjonken waard de enerzjy-effisjinsje fan 'e Al2O3 + TiO2@DW nanocomposite yn in twa-pipe waarmtewikseler26 besprutsen.Yn har stúdzje fûnen se dat it gebrûk fan Al2O3 + TiO2@DW en TT ferbettere eksergy-effisjinsje yn ferliking mei DW.Yn konsintryske tubulêre waarmtewikselers mei VcTT-turbulators brûkten Singh en Sarkar27 faseferoaringsmaterialen (PCM), ferspraat single / nanocomposite nanofluids (Al2O3@DW mei PCM en Al2O3 + PCM).Se rapporteare dat waarmteferfier en drukferlies tanimme as de twistkoëffisjint ôfnimt en de konsintraasje fan nanopartikels nimt ta.In gruttere V-notch djipte faktor of in lytsere breedte faktor kin soargje grutter waarmte oerdracht en druk ferlies.Dêrnjonken is grafene-platina (Gr-Pt) brûkt om te ûndersiikjen fan waarmte, friksje en algemiene entropy-generaasjerate yn buizen mei 2-TT28-ynserts.Harren stúdzje liet sjen dat in lytser persintaazje fan (Gr-Pt) de generaasje fan waarmte-entropy signifikant fermindere yn ferliking mei in relatyf hegere friksjonele entropy-ûntwikkeling.Mixed Al2O3 @ MgO nanofluids en koanyske WC kin beskôge wurde as in goede mingsel, sûnt in ferhege ferhâlding (h / Δp) kin ferbetterje de hydrothermal prestaasjes fan in twa-tube waarmte Exchanger 29.In numerike model wurdt brûkt om de enerzjybesparjende en miljeuprestaasjes fan waarmtewikselers te evaluearjen mei ferskate trijedielige hybride nanofluids (THNF) (Al2O3 + grafene + MWCNT) ophongen yn DW30.Troch syn Performance Evaluation Criteria (PEC) yn it berik fan 1.42-2.35, is in kombinaasje fan Depressed Twisted Turbulizer Insert (DTTI) en (Al2O3 + Graphene + MWCNT) fereaske.
Oant no ta is net folle omtinken jûn oan de rol fan kovalente en net-kovalente funksjonalisaasje yn hydrodynamyske streaming yn termyske floeistoffen.It spesifike doel fan dizze stúdzje wie om de termyske-hydraulyske skaaimerken fan nanofluids (ZNP-SDBS@DV) en (ZNP-COOH@DV) te fergelykjen yn twisted tape-ynserts mei helixwinkels fan 45 ° en 90 °.De thermofysyske eigenskippen waarden mjitten op Tin = 308 K. Yn dit gefal waarden trije massafraksjes rekkene yn it fergelikingsproses, lykas (0,025 wt.%, 0.05 wt.% en 0.1 wt.%).De oerdracht fan skuorspanning yn it 3D turbulinte streammodel (SST k-ω) wurdt brûkt om de termyske-hydraulyske skaaimerken op te lossen.Sa, dizze stúdzje makket in wichtige bydrage oan de stúdzje fan positive eigenskippen (waarmte oerdracht) en negative eigenskippen (druk drop op wriuwing), demonstrearje de termyske-hydraulyske skaaimerken en optimisaasje fan echte wurkfluids yn sokke engineering systemen.
De basiskonfiguraasje is in glêde piip (L = 900 mm en Dh = 20 mm).Ynfoege twisted tape ôfmjittings (lingte = 20 mm, dikte = 0,5 mm, profyl = 30 mm).Yn dit gefal wiene de lingte, breedte en slag fan it spiraalprofyl respektivelik 20 mm, 0,5 mm en 30 mm.De twisted tapes binne hellend op 45 ° en 90 °.Ferskate wurkjende fluids lykas DW, net-kovalente nanofluids (GNF-SDBS@DW) en kovalente nanofluids (GNF-COOH@DW) by Tin = 308 K, trije ferskillende massakonsintraasjes en ferskate Reynolds-nûmers.De testen waarden útfierd binnen de waarmtewikseler.De bûtenmuorre fan 'e spiraalbuis waard ferwaarme op in konstante oerflaktemperatuer fan 330 K om de parameters te testen foar it ferbetterjen fan waarmteferfier.
Op fig.1 toant skematysk in twisted tape-ynfoegje buis mei tapassing grinsbetingsten en meshed gebiet.Lykas earder neamd, jilde snelheid en druk grins betingsten foar de yn- en útgong dielen fan de helix.By in konstante oerflaktemperatuer wurdt in non-slip betingst oplein op 'e buismuorre.De hjoeddeiske numerike simulaasje brûkt in druk-basearre oplossing.Tagelyk wurdt in programma (ANSYS FLUENT 2020R1) brûkt om in parsjele differinsjaalfergeliking (PDE) te konvertearjen yn in systeem fan algebrayske fergelikingen mei de finite volume metoade (FMM).De twadde-order SIMPLE-metoade (semi-ymplisite metoade foar sekwinsjele druk-ôfhinklike fergelikingen) is relatearre oan snelheidsdruk.It moat beklamme wurde dat de konverginsje fan residuen foar de massa-, momentum- en enerzjyfergelikingen minder is as respektivelik 103 en 106.
p Diagram fan fysike en computational domeinen: (in) helix hoeke 90 °, (b) helix hoeke 45 °, (c) gjin helix blêd.
In homogeen model wurdt brûkt om de eigenskippen fan nanofluids te ferklearjen.Troch it opnimmen fan nanomaterialen yn 'e basisfluid (DW), wurdt in trochgeande floeistof mei poerbêste thermyske eigenskippen foarme.Yn dit ferbân hawwe de temperatuer en snelheid fan 'e basisfluid en it nanomateriaal deselde wearde.Troch de boppesteande teoryen en oannames wurket effisjinte ienfaze stream yn dizze stúdzje.Ferskate stúdzjes hawwe de effektiviteit en tapasberens fan ienfaze techniken foar nanofluïdyske stream31,32 oantoand.
De stream fan nanofluids moat Newtonian turbulent, incompressible en stasjonêr wêze.Kompresjewurk en taaie ferwaarming binne irrelevant yn dit ûndersyk.Dêrnjonken wurdt de dikte fan 'e binnen- en bûtenmuorren fan' e piip net rekken holden.Dêrom kinne de massa-, momentum- en enerzjybesparringsfergelikingen dy't it thermyske model definiearje as folgjend wurde útdrukt:
wêr't \(\overrightarrow{V}\) de gemiddelde snelheidsvektor is, Keff = K + Kt is de effektive termyske konduktiviteit fan kovalente en netkovalente nanofluids, en ε is de enerzjydissipaasjerate.De effektive thermofysyske eigenskippen fan nanofluids, ynklusyf tichtens (ρ), viskositeit (μ), spesifike waarmtekapasiteit (Cp) en termyske konduktiviteit (k), werjûn yn 'e tabel, waarden mjitten yn in eksperimintele stúdzje by in temperatuer fan 308 K1 as brûkt yn dizze simulators.
Numerike simulaasjes fan turbulinte nanofluidstream yn konvinsjonele en TT-buizen waarden útfierd op Reynolds-nûmers 7000 ≤ Re ≤ 17000. Dizze simulaasjes en konvektive waarmteferfierkoëffisjinten waarden analysearre mei Mentor's κ-ω turbulinsjemodel fan skuorspanningsferfier (SST) gemiddeld oer de Reynold turbulence model Navier-Stokes, faak brûkt yn aerodynamysk ûndersyk.Dêrneist wurket it model sûnder muorre funksje en is akkuraat tichtby muorren 35,36.(SST) κ-ω bestjoerende fergelikingen fan it turbulinsjemodel binne as folget:
dêr't \(S\) de wearde fan 'e strain rate is, en \(y\) de ôfstân nei it neistlizzende oerflak is.Underwilens, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) en \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) jouwe alle modelkonstanten oan.F1 en F2 binne mingde funksjes.Opmerking: F1 = 1 yn 'e grinslaach, 0 yn' e oankommende stream.
Prestaasjeevaluaasjeparameters wurde brûkt om turbulinte konvektive waarmteferfier, kovalente en net-kovalente nanofluidstream te studearjen, bygelyks31:
Yn dit ferbân wurde (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) en (\(\mu\)) brûkt foar tichtens, floeistofsnelheid , hydraulyske diameter en dynamyske viskositeit.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - spesifike waarmtekapasiteit en termyske konduktiviteit fan 'e streamende floeistof.Ek (\(\dot{m}\)) ferwiist nei massastream, en (\({T}_{out}-{T}_{in}\)) ferwiist nei inlet- en outlettemperatuerferskil.(NF's) ferwiist nei kovalente, net-kovalente nanofluids, en (DW) ferwiist nei destillearre wetter (basisfluid).\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in }\rjochts)}{2}\) en \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
De thermofysyske eigenskippen fan de basisfluid (DW), net-kovalente nanofluid (GNF-SDBS@DW), en kovalente nanofluid (GNF-COOH@DW) waarden nommen út 'e publisearre literatuer (eksperimintele stúdzjes), Sn = 308 K, as werjûn yn Tabel 134. Yn in typysk Yn in eksperimint om in net-kovalente (GNP-SDBS@DW) nanofluid te krijen mei bekende massapersintaazjes, waarden bepaalde grammen fan primêre GNP's ynearsten op in digitale lykwicht weage.De gewichtsferhâlding fan SDBS/native BNP is (0,5:1) gewogen yn DW.Yn dit gefal waarden kovalente (COOH-GNP@DW) nanofluids synthesized troch it tafoegjen fan carboxylgroepen oan it oerflak fan GNP mei in sterk soer medium mei in folumeferhâlding (1:3) fan HNO3 en H2SO4.Kovalente en net-kovalente nanofluids waarden ophongen yn DW op trije ferskillende gewicht persintaazjes lykas 0.025 wt%, 0.05 wt%.en 0,1% fan 'e massa.
Mesh-ûnôfhinklikheidstests waarden útfierd yn fjouwer ferskillende komputaasjedomeinen om te soargjen dat de maasgrutte gjin ynfloed hat op 'e simulaasje.Yn it gefal fan 45 ° torsion piip, it oantal ienheden mei ienheid grutte 1,75 mm is 249,033, it oantal ienheden mei ienheid grutte 2 mm is 307,969, it oantal ienheden mei ienheid grutte 2,25 mm is 421,406, en it oantal ienheden mei ienheid grutte 2 ,5 mm respektivelik 564 940.Derneist, yn it foarbyld fan in 90 ° twisted piip, is it oantal eleminten mei in elemintgrutte fan 1,75 mm 245.531, it oantal eleminten mei in elemintgrutte fan 2 mm is 311.584, it oantal eleminten mei in elemintgrutte fan 2,25 mm is 422.708, en it oantal eleminten mei in elemint grutte fan 2,5 mm is respektivelik 573.826.De krektens fan lêzingen fan termyske eigendommen lykas (Tout, HTC, en Nuavg) nimt ta as it oantal eleminten ôfnimt.Tagelyk toande de krektens fan 'e wearden fan' e wriuwingskoëffisjint en drukfal in folslein oar gedrach (fig. 2).Grid (2) waard brûkt as it haadgridgebiet om de termyske-hydraulyske skaaimerken te evaluearjen yn it simulearre gefal.
Testen fan waarmte-oerdracht en drukfallprestaasjes ûnôfhinklik fan gaas mei pearen DW-buizen draaid op 45 ° en 90 °.
De hjoeddeistige numerike resultaten binne falidearre foar prestaasjes fan waarmteferfier en wriuwingskoëffisjint mei gebrûk fan bekende empiryske korrelaasjes en fergelikingen lykas Dittus-Belter, Petukhov, Gnelinsky, Notter-Rouse en Blasius.De fergeliking waard útfierd ûnder de betingst 7000≤Re≤17000.Neffens fig.3, de gemiddelde en maksimale flaters tusken de simulaasje resultaten en de waarmte oerdracht fergeliking binne 4,050 en 5,490% (Dittus-Belter), 9,736 en 11,33% (Petukhov), 4,007 en 7,483% (Gnelinsky), en 3,893% en 7 (4. Nott-Belter).Roas).Yn dit gefal binne de gemiddelde en maksimale flaters tusken de simulaasjeresultaten en de friksjekoëffisjintfergeliking respektivelik 7,346% en 8,039% (Blasius) en 8,117% en 9,002% (Petukhov).
Heat oerdracht en hydrodynamyske eigenskippen fan DW by ferskate Reynolds nûmers mei help fan numerike berekkeningen en empiryske korrelaasjes.
Dizze seksje besprekt de termyske eigenskippen fan net-kovalente (LNP-SDBS) en kovalente (LNP-COOH) wetterige nanofluids by trije ferskillende massafraksjes en Reynolds-nûmers as gemiddelden relatyf oan de basisfluid (DW).Twa geometry fan coiled riem waarmte Exchangers (helix hoeke 45 ° en 90 °) wurde besprutsen foar 7000 ≤ Re ≤ 17000. Yn fig.4 lit de gemiddelde temperatuer sjen by de útgong fan de nanofluid yn de basisfluid (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \) ) op (0,025% wt., 0.05% wt. en 0.1% wt.).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) is altyd minder dan 1, wat betsjut dat de útlaattemperatuer is net-kovalent (VNP-SDBS) en kovalent (VNP-COOH) nanofluids binne ûnder de temperatuer by de útgong fan de basis floeistof.De leechste en heechste ferlegings wiene respektivelik 0.1 wt%-COOH@GNPs en 0.1 wt%-SDBS@GNPs.Dit ferskynsel komt troch in ferheging fan it Reynolds-nûmer by in konstante massafraksje, wat liedt ta in feroaring yn 'e eigenskippen fan' e nanofluid (dat is, tichtens en dynamyske viskositeit).
Figuren 5 en 6 litte de gemiddelde waarmte oerdracht skaaimerken fan nanofluid nei basis floeistof (DW) op (0,025 wt.%, 0.05 wt.% en 0.1 wt.%).De gemiddelde waarmte oerdracht eigenskippen binne altyd grutter as 1, wat betsjut dat de waarmte oerdracht eigenskippen fan net-kovalent (LNP-SDBS) en kovalent (LNP-COOH) nanofluids wurde fersterke yn ferliking mei de basis floeistof.0.1 wt%-COOH@GNPs en 0.1 wt%-SDBS@GNPs berikten respektivelik de leechste en heechste winst.Wannear't de Reynolds getal tanimt fanwege grutter floeistof mixing en turbulence yn de piip 1, de waarmte oerdracht prestaasjes ferbettere.Fluids troch lytse gatten berikke hegere snelheden, resultearret yn in tinner snelheid / waarmte grins laach, dy't fergruttet de taryf fan waarmte oerdracht.It tafoegjen fan mear nanopartikels oan 'e basisfluid kin sawol positive as negative resultaten hawwe.Geunstige effekten omfetsje ferhege botsingen fan nanopartikels, geunstige easken foar floeistoftermyske konduktiviteit, en ferbettere waarmteferfier.
Heat oerdracht koeffizient fan nanofluid nei basis floeistof ôfhinklik fan Reynolds nûmer foar 45 ° en 90 ° buizen.
Tagelyk is in negatyf effekt in ferheging fan 'e dynamyske viskositeit fan' e nanofluid, dy't de mobiliteit fan 'e nanofluid ferminderet, en dêrmei it gemiddelde Nusselt-nûmer (Nuavg) ferminderje.De ferhege termyske konduktiviteit fan nanofluids (ZNP-SDBS@DW) en (ZNP-COOH@DW) soe wêze moatte troch Brownske beweging en mikrokonveksje fan grafene nanopartikels ophongen yn DW37.De termyske conductivity fan de nanofluid (ZNP-COOH@DV) is heger as dy fan de nanofluid (ZNP-SDBS@DV) en destillearre wetter.It tafoegjen fan mear nanomaterialen oan 'e basisfluid fergruttet har thermyske konduktiviteit (Tabel 1)38.
Figuer 7 yllustrearret de gemiddelde wriuwingskoëffisjint fan nanofluids mei basisfluid (DW) (f(NFs)/f(DW)) yn massa persintaazje (0.025%, 0.05% en 0.1%).De gemiddelde wriuwingskoëffisjint is altyd ≈1, wat betsjut dat net-kovalente (GNF-SDBS@DW) en kovalente (GNF-COOH@DW) nanofluids deselde wriuwingskoëffisjint hawwe as de basisfluid.In waarmtewikseler mei minder romte makket mear stream obstruksje en fergruttet flow wriuwing1.Yn prinsipe nimt de wriuwingskoëffisjint in bytsje ta mei tanimmende massafraksje fan 'e nanofluid.De hegere wriuwingsferlies wurde feroarsake troch de ferhege dynamyske viskositeit fan 'e nanofluid en de ferhege skuorspanning op it oerflak mei in hegere massapersintaazje nanographene yn' e basisfluid.Tabel (1) lit sjen dat de dynamyske viskositeit fan 'e nanofluid (ZNP-SDBS@DV) heger is as dy fan 'e nanofluid (ZNP-COOH@DV) op itselde gewichtspersintaazje, dat is ferbûn mei it tafoegjen fan oerflakeffekten.aktive aginten op in net-kovalente nanofluid.
Op fig.8 toant nanofluid fergelike mei basisfluid (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) op (0.025%, 0.05% en 0.1% ).De net-kovalente (GNPs-SDBS@DW) nanofluid liet in hegere gemiddelde drukferlies sjen, en mei in ferheging fan massapersintaazje nei 2,04% foar 0,025% wt., 2,46% foar 0,05% wt.en 3,44% foar 0,1% wt.mei kofferfergrutting (helixhoek 45° en 90°).Underwilens liet de nanofluid (GNPs-COOH@DW) in legere gemiddelde drukferlies sjen, tanimmend fan 1.31% by 0.025% wt.oant 1,65% by 0,05% wt.It gemiddelde drukferlies fan 0,05 wt.%-COOH@NP en 0.1 wt.%-COOH@NP is 1.65%.Sa't te sjen is, nimt de drukfal mei tanimmend Re-nûmer yn alle gefallen ta.In ferhege drukfal by hege Re-wearden wurdt oanjûn troch in direkte ôfhinklikens fan 'e folumestream.Dêrom, in hegere Re nûmer yn 'e buis liedt ta in hegere druk drop, dat fereasket in tanimming fan pomp power39,40.Dêrneist druk ferliezen binne heger troch de hegere yntinsiteit fan eddys en turbulence generearre troch it grutter oerflak, dy't fergruttet de ynteraksje fan druk en inertia krêften yn de grins layer1.
Yn 't algemien wurde prestaasjesevaluaasjekritearia (PEC) foar net-kovalente (VNP-SDBS@DW) en kovalente (VNP-COOH@DW) nanofluids werjûn yn Fig.9. Nanofluid (ZNP-SDBS@DV) liet yn beide gefallen hegere PEC-wearden sjen as (ZNP-COOH@DV) (helixhoek 45° en 90°) en it waard ferbettere troch it fergrutsjen fan de massafraksje, bygelyks 0.025 wt.%.is 1,17, 0,05 wt.% is 1,19 en 0,1 wt.% is 1,26.Underwilens wiene de PEC-wearden mei nanofluids (GNPs-COOH@DW) 1.02 foar 0.025 wt%, 1.05 foar 0.05 wt%, 1.05 foar 0.1 wt%.yn beide gefallen (helix hoeke 45 ° en 90 °).1.02.Yn 'e regel, mei in tanimming fan it Reynolds-nûmer, wurdt de termyske-hydraulyske effisjinsje signifikant fermindere.As it Reynolds-nûmer ferheget, wurdt de fermindering fan 'e termyske-hydraulyske effisjinsjekoëffisjint systematysk ferbûn mei in ferheging fan (NuNFs / NuDW) en in fermindering fan (fNFs / fDW).
Hydrothermyske eigenskippen fan nanofluids mei respekt foar basisfluids ôfhinklik fan Reynolds-nûmers foar buizen mei 45 ° en 90 ° hoeken.
Dizze paragraaf besprekt de termyske eigenskippen fan wetter (DW), net-kovalent (VNP-SDBS@DW), en kovalent (VNP-COOH@DW) nanofluids by trije ferskillende massakonsintraasjes en Reynolds-nûmers.Twa geometrien fan 'e waarmtewikseler fan' e coiled riem waarden beskôge yn it berik 7000 ≤ Re ≤ 17000 mei respekt foar konvinsjonele pipen (helix hoeken 45 ° en 90 °) om de gemiddelde termyske-hydraulyske prestaasjes te evaluearjen.Op fig.10 toant de temperatuer fan wetter en nanofluids by de útgong as in gemiddelde gebrûk (helix hoeke 45 ° en 90 °) foar in mienskiplike buis (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {T} _{út}}_{Regulier}}\)).Non-kovalente (GNP-SDBS@DW) en kovalente (GNP-COOH@DW) nanofluids hawwe trije ferskillende gewichtsfraksjes lykas 0.025 wt%, 0.05 wt% en 0.1 wt%.As werjûn yn fig.11, de gemiddelde wearde fan 'e útlaattemperatuer (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\))> 1, oanjout dat (45 ° en 90 ° helix hoeke) de temperatuer by de útgong fan de waarmte Exchanger is wichtiger as dy fan in konvinsjonele piip, troch de gruttere yntinsiteit fan turbulence en bettere mingd fan de floeistof.Dêrnjonken fermindere de temperatuer by de útgong fan DW, net-kovalente en kovalente nanofluids mei tanimmend Reynoldsnûmer.De basisfluid (DW) hat de heechste gemiddelde útlaattemperatuer.Underwilens ferwiist de leechste wearde nei 0,1 wt%-SDBS@GNPs.Non-kovalente (GNPs-SDBS@DW) nanofluids lieten in legere gemiddelde útlaattemperatuer sjen yn ferliking mei kovalente (GNPs-COOH@DW) nanofluids.Sûnt de twisted tape makket it streamfjild mear mingd, de near-wall waarmte flux kin makliker passe troch de floeistof, tanimmende de totale temperatuer.In legere twist-to-tape-ferhâlding resultearret yn bettere penetraasje en dus bettere waarmteferfier.Oan 'e oare kant kin sjoen wurde dat de rôle tape in legere temperatuer tsjin' e muorre behâldt, wat op syn beurt de Nuavg fergruttet.Foar twisted tape-ynfoegingen jout in hegere Nuavg-wearde oan op ferbettere konvektive waarmteferfier binnen de tube22.Troch it ferhege streampaad en ekstra mingen en turbulinsje nimt de ferbliuwstiid ta, wat resulteart yn in ferheging fan de temperatuer fan 'e floeistof by de outlet41.
Reynolds nûmers fan ferskate nanofluids relatyf oan de útlaat temperatuer fan konvinsjonele buizen (45 ° en 90 ° helix hoeken).
Heat oerdracht koeffizienten (45 ° en 90 ° helix hoeke) tsjin Reynolds nûmers foar ferskate nanofluids fergelike mei konvinsjonele buizen.
De wichtichste meganisme fan fersterke coiled tape waarmte oerdracht is as folget: 1. It ferminderjen fan de hydraulyske diameter fan de waarmte útwikseling buis liedt ta in tanimming fan flow snelheid en curvature, dy't op syn beurt fergruttet shear stress by de muorre en befoarderet sekundêre beweging.2. Troch blokkearjen fan 'e slingerjende tape nimt de snelheid by de piipmuorre ta, en de dikte fan' e grinslaach nimt ôf.3. Spiralstream efter de twisted riem liedt ta in ferheging fan snelheid.4. Induced vortices ferbetterje floeistof mingd tusken de sintrale en near-muorre regio fan de flow42.Op fig.11 en fig.12 toant de waarmte oerdracht eigenskippen fan DW en nanofluids, bygelyks (waarmte oerdracht koëffisjint en gemiddelde Nusselt getal) as gemiddelden mei help fan twisted tape ynfoegje buizen yn ferliking mei konvinsjonele buizen.Non-kovalente (GNP-SDBS@DW) en kovalente (GNP-COOH@DW) nanofluids hawwe trije ferskillende gewichtsfraksjes lykas 0.025 wt%, 0.05 wt% en 0.1 wt%.Yn beide waarmte Exchangers (45 ° en 90 ° helix hoeke) de gemiddelde waarmte oerdracht prestaasje is> 1, wat oanjout in ferbettering yn waarmte oerdracht koëffisjint en gemiddelde Nusselt getal mei coiled buizen yn ferliking mei konvinsjonele buizen.Non-kovalente (GNPs-SDBS@DW) nanofluids lieten hegere gemiddelde ferbettering fan waarmteferfier sjen as kovalente (GNPs-COOH@DW) nanofluids.By Re = 900 wie de 0,1 wt% ferbettering yn prestaasjes fan waarmte oerdracht -SDBS@GNPs foar de twa waarmtewikselers (45 ° en 90 ° helix hoeke) de heechste mei in wearde fan 1.90.Dit betsjut dat it unifoarme TP-effekt wichtiger is by legere floeistofsnelheden (Reynoldsnûmer) 43 en tanimmende turbulinsjeintensiteit.Troch de ynfiering fan meardere draaikolken, de waarmte oerdracht koëffisjint en gemiddelde Nusselt oantal TT buizen heger as konvinsjonele buizen, resultearret yn in tinner grins laach.Fergruttet de oanwêzigens fan HP de yntinsiteit fan turbulinsje, it mingen fan wurkjende floeistofstreamen en ferbettere waarmteferfier yn ferliking mei basispipen (sûnder in twisted-twisted tape yn te foegjen)21.
Gemiddeld Nusselt nûmer (helix hoeke 45 ° en 90 °) tsjin Reynolds nûmer foar ferskate nanofluids fergelike mei konvinsjonele buizen.
Figuren 13 en 14 litte de gemiddelde wriuwingskoëffisjint sjen (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) en drukferlies (\(\frac{{\Delta P} _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} sawat 45° en 90° foar konvinsjonele buizen dy't DW nanofluids brûke, (GNPs-SDBS@DW) en (GNPs-COOH@DW) ionenwikseler befettet ( 0.025 wt %, 0.05 wt % and 0.1 wt %). { {f}_{Plain} }\)) en drukferlies (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{Plain}}\}) ôfnimme. gefallen binne de wriuwingskoëffisjint en drukferlies heger by legere Reynolds-nûmers. hoeke en 90 °) waarmte Exchanger kosten trije kear heger as konvinsjonele pipen.Dêrneist, as de wurkjende floeistof streamt op in hegere snelheid, de wriuwingskoëffisjint fermindert. nimt ôf, wat liedt ta in fermindering fan it effekt fan dynamyske viskositeit op it troffen gebiet, in ôfnimming fan snelheidsgradiënten en skuorspanningen en, dêrtroch, in fermindering fan 'e wriuwingskoëffisjint21.It ferbettere blokkearjende effekt troch de oanwêzigens fan TT en de ferhege swirl resultearret yn signifikant hegere drukferlies foar heterogene TT-pipen as foar basispipen.Boppedat, foar sawol de basis piip en de TT piip, kin sjoen wurde dat de druk drop nimt ta mei de snelheid fan de wurkflier43.
Wrijvingskoëffisjint (45 ° en 90 ° helix hoeke) tsjin Reynolds nûmer foar ferskate nanofluids fergelike mei konvinsjonele buizen.
Drukferlies (45 ° en 90 ° helix hoeke) as funksje fan Reynolds nûmer foar ferskate nanofluids relatyf oan in konvinsjonele buis.
Gearfetsjend, figuer 15 toant prestaasjes evaluaasje kritearia (PEC) foar waarmtewikselers mei 45 ° en 90 ° hoeken yn ferliking mei gewoane buizen (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) yn (0,025 wt.%, 0.05 wt.% en 0.1 wt.%) mei DV, (VNP-SDBS@DV) en kovalente (VNP-COOH@DV) nanofluids.De wearde (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\))> 1 yn beide gefallen (45° en 90° helixhoek) yn de waarmtewikseler.Dêrnjonken berikt (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) syn bêste wearde op Re = 11.000.De waarmtewikseler fan 90° lit in lichte ferheging sjen yn (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) yn ferliking mei in 45° waarmtewikseler., At Re = 11.000 0,1 wt%-GNPs@SDBS stiet foar hegere (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) wearden, bygelyks 1,25 foar 45° waarmtewikselerhoeke en 1,27 foar 90 ° hoeke waarmte Exchanger.It is grutter as ien op alle persintaazjes fan massa fraksje, wat oanjout dat pipen mei twisted tape Inserts binne superieur oan konvinsjonele pipen.Opmerklik resultearre de ferbettere waarmteferfier levere troch de tape-ynserts yn in signifikante ferheging fan wriuwingsferlies22.
Effisjinsjekritearia foar it Reynolds oantal ferskate nanofluids yn relaasje ta konvinsjonele buizen (45 ° en 90 ° helix hoeke).
Taheakke A toant streamlinen foar 45 ° en 90 ° waarmtewikselers by Re = 7000 mei help fan DW, 0,1 wt% -GNP-SDBS@DW en 0,1 wt% -GNP-COOH@DW.De streamlinen yn it transversale fleantúch binne it meast opfallende skaaimerk fan it effekt fan twisted lint-ynserts op 'e haadstream.It brûken fan 45 ° en 90 ° waarmtewikselers lit sjen dat de snelheid yn 'e tichtby-muorre regio is likernôch itselde.Undertusken toant taheakke B de snelheid kontoeren foar 45 ° en 90 ° waarmtewikselers by Re = 7000 mei help fan DW, 0,1 wt% -GNP-SDBS@DW en 0,1 wt% -GNP-COOH@DW.De snelheid loops binne yn trije ferskillende lokaasjes (plakken), Bygelyks, Plain-1 (P1 = -30mm), Plain-4 (P4 = 60mm) en Plain-7 (P7 = 150mm).De streamsnelheid tichtby de piipmuorre is it leechst en de floeistofsnelheid nimt ta nei it sintrum fan 'e piip.Derneist, as jo troch it loftkanaal passe, nimt it gebiet fan lege snelheden tichtby de muorre ta.Dat komt troch de groei fan de hydrodynamyske grins laach, dy't fergruttet de dikte fan de lege-snelheid regio tichtby de muorre.Dêrnjonken fergruttet it ferheegjen fan it Reynolds-nûmer it totale snelheidsnivo yn alle dwerssnitten, wêrtroch't de dikte fan 'e regio mei lege snelheid yn it kanaal39 ferminderet.
Kovalent en net-kovalent funksjonalisearre grafene nanoblêden waarden evaluearre yn twisted tape-ynserts mei helixwinkels fan 45 ° en 90 °.De waarmtewikseler wurdt numerike oplost mei it SST k-omega turbulinsjemodel by 7000 ≤ Re ≤ 17000. De thermofysyske eigenskippen wurde berekkene op Tin = 308 K. Tagelyk ferwaarmje de twisted buismuorre op in konstante temperatuer fan 330 K. COOH@DV) waard verdund yn trije massa bedraggen, bygelyks (0,025 wt.%, 0.05 wt.% en 0.1 wt.%).De hjoeddeistige stúdzje beskôge seis haadfaktoaren: outlet temperatuer, waarmte oerdracht koëffisjint, gemiddelde Nusselt oantal, friksje koëffisjint, druk ferlies, en prestaasjes evaluaasje kritearia.Hjir binne de wichtichste befinings:
De gemiddelde útlaattemperatuer (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) is altyd minder dan 1, wat betsjut dat non-spread De útlaattemperatuer fan valence (ZNP-SDBS@DV) en kovalent (ZNP-COOH@DV) nanofluids is leger as dy fan de basisfloeistof.Underwilens is de gemiddelde útlaattemperatuer (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) wearde > 1, wat oanjout oan de feit dat (45 ° en 90 ° helix hoeke) de outlet temperatuer is heger as mei konvinsjonele buizen.
Yn beide gefallen litte de gemiddelde wearden fan 'e waarmte-oerdrachteigenskippen (nanofluid / basisfluid) en (twisted buis / normale buis) altyd> 1 sjen.Non-kovalente (GNPs-SDBS@DW) nanofluids lieten in hegere gemiddelde ferheging fan waarmteferfier sjen, oerienkommende mei kovalente (GNPs-COOH@DW) nanofluids.
De gemiddelde friksjekoëffisjint (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) fan net-kovalente (VNP-SDBS@DW) en kovalente (VNP-COOH@DW) nanofluids is altyd ≈1 .friksje fan net-kovalente (ZNP-SDBS@DV) en kovalente (ZNP-COOH@DV) nanofluids (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) foar altyd > 3.
Yn beide gefallen (45 ° en 90 ° helix hoeke) toande de nanofluids (GNPs-SDBS@DW) heger (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0.025 wt .% foar 2,04%, 0,05 wt.% foar 2,46% en 0,1 wt.% foar 3,44%.Underwilens lieten (GNPs-COOH@DW) nanofluids leger sjen (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) fan 1.31% foar 0.025 wt.% oant 1.65% is 0.05 % per gewicht.Dêrnjonken is it gemiddelde drukferlies (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) fan net-kovalent (GNPs-SDBS@DW) en kovalent (GNPs-COOH@DW) ))) nanofluids altyd >3.
Yn beide gefallen (45 ° en 90 ° helix hoeken), de nanofluids (GNPs-SDBS@DW) lieten in hegere (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW wearde) 0,025 wt.% – 1,17, 0,05 wt.% – 1,19, 0,1 wt.% – 1,26.Yn dit gefal binne de wearden fan (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) mei (GNPs-COOH@DW) nanofluids 1.02 foar 0.025 wt.%, 1.05 foar 0 ,05 wt.% en 1,02 is 0,1 % by gewicht.Derneist, by Re = 11.000, 0.1 wt%-GNPs@SDBS toande hegere wearden (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), lykas 1.25 foar 45° helixhoek en 90 ° helix hoeke 1,27.
Thianpong, C. et al.Multi-purpose optimalisaasje fan nanofluid titanium dioxide / wetter stream yn 'e waarmte Exchanger, fersterke troch twisted tape Inserts mei delta wjukken.ynterne J. Hot.de wittenskip.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG en Jawaerde, C. Eksperimintele stúdzje fan net-Newtonian floeistofstream yn balgen ynfoege mei typyske en V-foarmige twisted tapes.Heat and Mass Transfer 55, 937-951 (2019).
Dong, X. et al.Eksperimintele stúdzje fan de waarmte oerdracht skaaimerken en stream ferset fan in spiraal-twisted tubular waarmte Exchanger [J].Applikaasje temperatuer.projekt.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS Ferbettere waarmteferfier yn turbulinte kanaalstream mei skuorre skiedende finnen.aktueel ûndersyk.temperatuer.projekt.3, 1–10 (2014).
Post tiid: Mar-17-2023