304 komponen kimia tabung coiled stainless steel, analisis termodinamika saka nanosheets graphene fungsional kovalen lan non-kovalen ing tabung bunder sing dilengkapi turbulator

Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Sampeyan nggunakake versi browser kanthi dhukungan CSS winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Kajaba iku, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita nuduhake situs kasebut tanpa gaya lan JavaScript.
Slider nuduhake telung artikel saben slide.Gunakake tombol mburi lan sabanjuré kanggo mindhah liwat minger, utawa tombol controller geser ing mburi kanggo mindhah liwat saben geser.

304 10*1mm Stainless steel coiled tubing ing china

Ukuran: 3/4 inch, 1/2 inch, 1 inch, 3 inch, 2 inch

Panjang Pipa Unit: 6 meter

Kelas Baja: 201, 304 lan 316

Kelas: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,

BAHAN : STAINLESS STEEL

Kondisi: Anyar

Nanofluida kovalen lan non-kovalen dites ing tabung bunder sing dilengkapi sisipan tape bengkong kanthi sudut heliks 45 ° lan 90 °.Nomer Reynolds yaiku 7000 ≤ Re ≤ 17000, sifat termofisika dievaluasi ing 308 K. Model fisik ditanggulangi kanthi numerik nggunakake model viskositas turbulen rong parameter (turbulensi SST k-omega).Konsentrasi (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, lan 0.1 wt.%) saka nanofluids ZNP-SDBS @ DV lan ZNP-COOH @ DV dianggep ing karya.Tembok tabung bengkong dipanasake ing suhu konstan 330 K. Enem paramèter dianggep ing panliten saiki: suhu outlet, koefisien transfer panas, nomer Nusselt rata-rata, koefisien gesekan, mundhut tekanan, lan kriteria evaluasi kinerja.Ing kasus loro kasebut (sudut heliks 45 ° lan 90 °), nanofluid ZNP-SDBS @ DV nuduhake karakteristik termal-hidrolik sing luwih dhuwur tinimbang ZNP-COOH @ DV, lan tambah akeh fraksi massa, contone, 0,025 wt.lan 0,05 wt.iku 1.19.% lan 1,26 - 0,1 wt.Ing kasus kasebut (sudut heliks 45 ° lan 90 °), nilai karakteristik termodinamika nalika nggunakake GNP-COOH@DW yaiku 1,02 kanggo 0,025% wt., 1,05 kanggo 0,05% wt.lan 1,02 kanggo 0,1% wt.
Penukar panas minangka piranti termodinamika 1 sing digunakake kanggo mindhah panas sajrone operasi pendinginan lan pemanasan.Sifat termal-hidrolik saka penukar panas nambah koefisien transfer panas lan nyuda resistensi cairan kerja.Sawetara cara wis dikembangake kanggo nambah transfer panas, kalebu penambah turbulensi2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 lan nanofluids12,13,14,15.Sisipan tape bengkong minangka salah sawijining cara sing paling sukses kanggo ningkatake transfer panas ing penukar panas amarga gampang perawatan lan biaya murah7,16.
Ing seri studi eksperimen lan komputasi, sifat hidrotermal saka campuran nanofluida lan penukar panas kanthi sisipan tape bengkong ditliti.Ing karya eksperimen, sifat hidrotermal saka telung nanofluida logam beda (Ag@DW, Fe@DW lan Cu@DW) ditliti ing jarum bengkong tape (STT) penukar panas17.Dibandhingake karo pipa dasar, koefisien transfer panas saka STT wis apik dening 11% lan 67%.Tata letak SST paling apik saka sudut pandang ekonomi saka segi efisiensi kanthi parameter α = β = 0,33.Kajaba iku, Tambah 18,2% ing n diamati karo Ag @ DW, sanajan Tambah maksimum ing mundhut meksa mung 8,5%.Proses fisik transfer panas lan mundhut tekanan ing pipa konsentris kanthi turbulator koil lan tanpa turbulator ditliti kanthi nggunakake aliran turbulen saka nanofluid Al2O3@DW kanthi konveksi paksa.Jumlah maksimum rata-rata Nusselt (Nuavg) lan mundhut meksa diamati ing Re = 20.000 nalika Jarak coil = 25 mm lan Al2O3@DW nanofluid 1,6 vol.%.Pasinaon laboratorium uga ditindakake kanggo nyinaoni perpindahan panas lan karakteristik mundhut tekanan saka nanofluida graphene oxide (GO@DW) sing mili liwat tabung sing meh bunder kanthi sisipan WC.Asil nuduhake yen 0,12 vol% -GO@DW nambah koefisien transfer panas konvektif kanthi kira-kira 77%.Ing studi eksperimen liyane, nanofluida (TiO2@DW) dikembangake kanggo nyinaoni karakteristik termal-hidraulik saka tabung dimpled sing dipasang karo sisipan tape bengkong20.Efisiensi hidrotermal maksimal 1.258 digayuh kanthi nggunakake 0.15 vol% -TiO2@DW sing dipasang ing poros miring 45 ° kanthi faktor corak 3.0.Model simulasi fase tunggal lan fase (hibrida) nganggep aliran lan transfer panas CuO@DW nanofluida ing macem-macem konsentrasi padatan (1-4% vol.%)21.Efisiensi termal maksimum tabung sing dipasang karo siji tape bengkong yaiku 2,18, lan tabung sing dipasang nganggo rong tape bengkong ing kahanan sing padha yaiku 2,04 (model rong fase, Re = 36.000 lan 4 vol.%).Aliran nanofluid turbulen non-Newton saka carboxymethyl cellulose (CMC) lan oksida tembaga (CuO) ing pipa utama lan pipa kanthi sisipan bengkong wis diteliti.Nuavg nuduhake asil dandan 16,1% (kanggo pipa utama) lan 60% (kanggo pipa coiled kanthi rasio (H / D = 5)).Umumé, rasio twist-to-ribbon sing luwih murah ngasilake koefisien gesekan sing luwih dhuwur.Ing panaliten eksperimen, efek pipa kanthi pita bengkok (TT) lan gulungan (VC) ing sifat perpindahan panas lan koefisien gesekan ditliti kanthi nggunakake nanofluida CuO@DW.Nggunakake 0.3 vol.% -CuO @ DW ing Re = 20.000 ndadekake iku bisa kanggo nambah transfer panas ing pipe VK-2 kanggo Nilai maksimum 44,45%.Kajaba iku, nalika nggunakake kabel pasangan bengkong lan insert coil ing kahanan wates padha, koefisien gesekan mundhak dening faktor 1,17 lan 1,19 dibandhingake DW.Umumé, efisiensi termal saka cairan nano sing dilebokake ing gulungan luwih apik tinimbang saka cairan nano sing dipasang ing kabel sing terdampar.Karakteristik volumetrik aliran nanofluida turbulen (MWCNT@DW) ditliti ing jero tabung horisontal sing dipasang ing kawat spiral.Parameter kinerja termal padha> 1 kanggo kabeh kasus, nuduhake yen kombinasi nanofluidics karo insert coil nambah transfer panas tanpa nggunakake daya pump.Abstrak—Karakteristik hidrotermal saka penukar panas rong pipa kanthi macem-macem sisipan sing digawe saka tape berbentuk V bengkong bengkong (VcTT) sing dimodifikasi wis ditliti ing kahanan aliran turbulen saka nanofluida Al2O3 + TiO2@DW.Dibandhingake karo DW ing tabung dasar, Nuavg nduweni dandan sing signifikan 132% lan koefisien gesekan nganti 55%.Kajaba iku, efisiensi energi saka nanokomposit Al2O3 + TiO2 @ DW ing penukar panas rong pipa26 dibahas.Ing panalitene, dheweke nemokake yen nggunakake Al2O3 + TiO2@DW lan TT ningkatake efisiensi eksergi dibandhingake karo DW.Ing penukar panas tubular konsentris kanthi turbulator VcTT, Singh lan Sarkar27 nggunakake bahan pangowahan fase (PCM), nanofluida nanokomposit tunggal / nano (Al2O3@DW karo PCM lan Al2O3 + PCM).Dheweke nglaporake manawa transfer panas lan mundhut tekanan mundhak amarga koefisien twist mudhun lan konsentrasi nanopartikel mundhak.Faktor ambane V-notch sing luwih gedhe utawa faktor jembar sing luwih cilik bisa nyedhiyakake transfer panas lan mundhut tekanan sing luwih gedhe.Kajaba iku, graphene-platinum (Gr-Pt) wis digunakake kanggo neliti panas, gesekan, lan tingkat generasi entropi sakabèhé ing tabung kanthi sisipan 2-TT28.Panliten kasebut nuduhake manawa persentase (Gr-Pt) sing luwih cilik nyuda produksi entropi panas dibandhingake karo pangembangan entropi gesekan sing luwih dhuwur.Campuran nanofluida Al2O3@MgO lan WC conical bisa dianggep minangka campuran sing apik, amarga rasio tambah (h / Δp) bisa ningkatake kinerja hidrotermal saka penukar panas rong tabung 29 .Model numerik digunakake kanggo ngevaluasi kinerja hemat energi lan lingkungan saka penukar panas kanthi macem-macem nanofluida hibrida telung bagean (THNF) (Al2O3 + graphene + MWCNT) sing digantung ing DW30.Amarga Kriteria Evaluasi Kinerja (PEC) ing kisaran 1.42-2.35, kombinasi saka Depressed Twisted Turbulizer Insert (DTTI) lan (Al2O3 + Graphene + MWCNT) dibutuhake.
Nganti saiki, sethitik manungsa waé wis mbayar kanggo peran functionalization kovalen lan non-kovalen ing aliran hidrodinamika ing cairan termal.Tujuan khusus saka panliten iki yaiku kanggo mbandhingake karakteristik termal-hidraulik nanofluida (ZNP-SDBS@DV) lan (ZNP-COOH@DV) ing sisipan tape bengkong kanthi sudut heliks 45° lan 90°.Sifat-sifat termofisika diukur ing Timah = 308 K. Ing kasus iki, telung fraksi massa dianggep ing proses perbandingan, kayata (0,025 wt.%, 0.05 wt.% lan 0.1 wt.%).Transfer tegangan geser ing model aliran turbulen 3D (SST k-ω) digunakake kanggo ngatasi karakteristik termal-hidrolik.Mangkono, panliten iki menehi kontribusi sing signifikan kanggo sinau babagan sifat positif (transfer panas) lan sifat negatif (turun tekanan ing gesekan), nuduhake karakteristik termal-hidrolik lan optimalisasi cairan kerja nyata ing sistem rekayasa kasebut.
Konfigurasi dhasar yaiku pipa sing mulus (L = 900 mm lan Dh = 20 mm).Dilebokake dimensi tape bengkong (dawa = 20 mm, kekandelan = 0,5 mm, profil = 30 mm).Ing kasus iki, dawa, jembar, lan stroke profil spiral yaiku 20 mm, 0,5 mm, lan 30 mm, masing-masing.Kaset bengkong miring ing 45 ° lan 90 °.Macem-macem cairan kerja kayata DW, non-kovalen nanofluida (GNF-SDBS@DW) lan kovalen nanofluida (GNF-COOH@DW) ing Tin = 308 K, telung konsentrasi massa beda lan nomer Reynolds beda.Tes kasebut ditindakake ing njero penukar panas.Tembok njaba tabung spiral digawe panas ing suhu permukaan konstan 330 K kanggo nguji paramèter kanggo ningkatake transfer panas.
Ing anjir.1 kanthi skematis nuduhake tabung sisipan tape bengkong kanthi kahanan wates sing ditrapake lan area bolong.Kaya sing wis kasebut sadurunge, kondisi wates kecepatan lan tekanan ditrapake kanggo bagean inlet lan outlet helix.Ing suhu lumahing pancet, kondisi non-slip dileksanakake ing tembok pipa.Simulasi numerik saiki nggunakake solusi adhedhasar tekanan.Ing wektu sing padha, program (ANSYS FLUENT 2020R1) digunakake kanggo ngowahi persamaan diferensial parsial (PDE) dadi sistem persamaan aljabar nggunakake metode volume terhingga (FMM).Cara SIMPLE orde kapindho (metode semi-implisit kanggo persamaan gumantung tekanan urutan) ana hubungane karo tekanan-kecepatan.Perlu ditekanake yen konvergensi residual kanggo persamaan massa, momentum, lan energi kurang saka 103 lan 106.
p Diagram domain fisik lan komputasi: (a) sudut heliks 90°, (b) sudut heliks 45°, (c) ora ana bilah heliks.
Model homogen digunakake kanggo nerangake sifat-sifat nanofluida.Kanthi nggabungake nanomaterials menyang cairan dhasar (DW), cairan sing terus-terusan kanthi sifat termal sing apik banget dibentuk.Ing babagan iki, suhu lan kecepatan cairan basa lan nanomaterial nduweni nilai sing padha.Amarga teori lan asumsi ing ndhuwur, aliran siji fase sing efisien bisa digunakake ing panliten iki.Sawetara studi wis nuduhake efektifitas lan aplikasi teknik fase siji kanggo aliran nanofluida31,32.
Aliran nanofluida kudu Newtonian turbulen, incompressible lan stasioner.Kerja komprèsi lan pemanasan viscous ora ana hubungane ing panliten iki.Kajaba iku, kekandelan tembok njero lan njaba pipa ora dianggep.Mulane, persamaan massa, momentum, lan konservasi energi sing nemtokake model termal bisa ditulis kaya ing ngisor iki:
ing ngendi \(\overrightarrow{V}\) minangka vektor kecepatan rata-rata, Keff = K + Kt minangka konduktivitas termal efektif saka nanofluida kovalen lan nonkovalen, lan ε minangka tingkat disipasi energi.Sifat termofisika efektif saka nanofluida, kalebu kapadhetan (ρ), viskositas (μ), kapasitas panas spesifik (Cp) lan konduktivitas termal (k), sing dituduhake ing tabel, diukur sajrone studi eksperimen ing suhu 308 K1 nalika digunakake. ing simulator iki.
Simulasi numerik saka aliran nanofluida turbulen ing tabung konvensional lan TT ditindakake ing angka Reynolds 7000 ≤ Re ≤ 17000. Simulasi lan koefisien transfer panas konvektif iki dianalisis nggunakake model turbulensi Mentor's κ-ω saka transfer tegangan geser (SST) rata-rata saka turbulensi Reynolds. model Navier-Stokes, umum digunakake ing riset aerodinamis.Kajaba iku, model dianggo tanpa fungsi tembok lan akurat cedhak tembok 35,36.(SST) κ-ω persamaan sing ngatur model turbulensi kaya ing ngisor iki:
ngendi \ (S \) punika Nilai saka tingkat regangan, lan \ (y \) punika kadohan kanggo lumahing jejer.Sauntara kuwi, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) lan \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) nuduhake kabeh konstanta model.F1 lan F2 minangka fungsi campuran.Cathetan: F1 = 1 ing lapisan wates, 0 ing aliran sing bakal teka.
Parameter evaluasi kinerja digunakake kanggo nyinaoni transfer panas konvektif turbulen, aliran nanofluida kovalen lan non-kovalen, contone31:
Ing konteks iki, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) lan (\(\mu\)) digunakake kanggo Kapadhetan, kecepatan fluida. , diameteripun hydraulic lan viskositas dinamis.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - kapasitas panas spesifik lan konduktivitas termal saka cairan sing mili.Uga, (\(\dot{m}\)) nuduhake aliran massa, lan (\({T}_{metu}-{T}_{in}\)) nuduhake prabédan suhu inlet lan outlet.(NFs) nuduhake kovalen, nanofluida non-kovalen, lan (DW) nuduhake banyu suling (cairan basa).\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\ left({T}_{metu}-{T}_{in }\tengen)}{2}\) lan \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
Sifat termofisika saka cairan basa (DW), nanofluid non-kovalen (GNF-SDBS@DW), lan nanofluid kovalen (GNF-COOH@DW) dijupuk saka literatur sing diterbitake (studi eksperimen), Sn = 308 K, minangka ditampilake ing Tabel 134. Ing khas Ing eksperimen kanggo njupuk non-kovalen (GNP-SDBS @ DW) nanofluid karo persentasi massa dikenal, gram tartamtu saka GNPs utami pisanan ditimbang ing imbangan digital.Rasio bobot SDBS/GNP asli yaiku (0,5:1) bobot ing DW.Ing kasus iki, nanofluida kovalen (COOH-GNP@DW) disintesis kanthi nambahake gugus karboksil ing permukaan GNP nggunakake medium asam banget kanthi rasio volume (1:3) saka HNO3 lan H2SO4.Nanofluida kovalen lan non-kovalen digantung ing DW kanthi telung persentase bobot sing beda kayata 0,025 wt%, 0,05 wt%.lan 0,1% saka massa.
Tes kamardikan bolong ditindakake ing papat domain komputasi sing beda kanggo mesthekake yen ukuran bolong ora mengaruhi simulasi.Ing kasus pipa torsi 45°, jumlah unit kanthi ukuran unit 1,75 mm yaiku 249.033, jumlah unit ukuran unit 2 mm yaiku 307.969, jumlah unit ukuran unit 2,25 mm yaiku 421.406, lan jumlah unit. kanthi ukuran unit 2,5 mm 564 940.Kajaba iku, ing conto pipa bengkong 90 °, jumlah unsur kanthi ukuran unsur 1,75 mm yaiku 245.531, jumlah unsur kanthi ukuran unsur 2 mm yaiku 311.584, jumlah unsur sing ukurane unsur 2,25 mm yaiku. 422.708, lan jumlah unsur kanthi ukuran unsur 2,5 mm mungguh 573.826.Akurasi maca properti termal kayata (Tout, htc, lan Nuavg) mundhak nalika jumlah unsur suda.Ing wektu sing padha, akurasi nilai koefisien gesekan lan penurunan tekanan nuduhake prilaku sing beda banget (Gambar 2).Grid (2) digunakake minangka area kothak utama kanggo ngevaluasi karakteristik termal-hidraulik ing kasus simulasi.
Nguji kinerja transfer panas lan tekanan mudhun kanthi bebas saka bolong nggunakake pasangan tabung DW sing bengkong ing 45 ° lan 90 °.
Asil numerik saiki wis divalidasi kanggo kinerja transfer panas lan koefisien gesekan nggunakake korélasi empiris lan persamaan kayata Dittus-Belter, Petukhov, Gnelinsky, Notter-Rouse lan Blasius.Perbandingan ditindakake miturut kondisi 7000≤Re≤17000.Miturut anjir.3, kesalahan rata-rata lan maksimum antarane asil simulasi lan persamaan transfer panas yaiku 4,050 lan 5,490% (Dittus-Belter), 9,736 lan 11,33% (Petukhov), 4,007 lan 7,483% (Gnelinsky), lan 3,883% lan (4,93%). Nott-Belter).Mawar).Ing kasus iki, kesalahan rata-rata lan maksimum antarane asil simulasi lan persamaan koefisien gesekan yaiku 7,346% lan 8,039% (Blasius) lan 8,117% lan 9,002% (Petukhov).
Transfer panas lan sifat hidrodinamika DW ing macem-macem angka Reynolds nggunakake petungan numerik lan korélasi empiris.
Bagean iki ngrembug sifat termal non-kovalen (LNP-SDBS) lan kovalen (LNP-COOH) banyu nanofluida ing telung pecahan massa beda lan nomer Reynolds minangka rata-rata relatif kanggo adi basa (DW).Loro geometri saka exchangers panas sabuk coiled (sudut heliks 45 ° lan 90 °) rembugan kanggo 7000 ≤ Re ≤ 17000. Ing anjir.4 nuduhake suhu rata-rata nalika metu saka nanofluid menyang cairan basa (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \) ) ing (0,025% wt., 0,05% wt. lan 0,1% wt.).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) tansah kurang saka 1, tegese suhu stopkontak yaiku non-kovalen (VNP-SDBS) lan kovalen (VNP-COOH) nanofluida ana ing sangisore suhu ing stopkontak cairan basa.Pengurangan paling murah lan paling dhuwur yaiku 0.1 wt% -COOH @ GNPs lan 0.1 wt% -SDBS @ GNPs.Fenomena iki amarga paningkatan nomer Reynolds ing fraksi massa konstan, sing ndadékaké owah-owahan ing sifat nanofluid (yaiku, Kapadhetan lan viskositas dinamis).
Tokoh 5 lan 6 nuduhake karakteristik transfer panas rata-rata nanofluid kanggo cairan basa (DW) ing (0,025 wt.%, 0.05 wt.% lan 0.1 wt.%).Sifat transfer panas rata-rata tansah luwih saka 1, sing tegese sifat transfer panas non-kovalen (LNP-SDBS) lan kovalen (LNP-COOH) nanofluida ditingkatake dibandhingake karo cairan basa.0,1 wt% -COOH @ GNPs lan 0,1 wt% -SDBS @ GNPs entuk gain paling murah lan paling dhuwur.Nalika nomer Reynolds mundhak amarga campuran cairan lan kerusuhan sing luwih gedhe ing pipa 1, kinerja transfer panas saya tambah.Cairan liwat celah cilik tekan kecepatan sing luwih dhuwur, nyebabake lapisan wates kecepatan / panas sing luwih tipis, sing ningkatake tingkat transfer panas.Nambahake nanopartikel liyane menyang adi basa bisa duwe asil positif lan negatif.Efek sing migunani kalebu tabrakan nanopartikel sing tambah, syarat konduktivitas termal cairan sing cocog, lan transfer panas sing luwih apik.
Koefisien perpindahan panas saka cairan nano menyang cairan dhasar gumantung saka nomer Reynolds kanggo tabung 45 ° lan 90 °.
Ing wektu sing padha, efek negatif yaiku paningkatan viskositas dinamis nanofluid, sing nyuda mobilitas nanofluid, saéngga nyuda nomer Nusselt rata-rata (Nuavg).Peningkatan konduktivitas termal nanofluida (ZNP-SDBS @ DW) lan (ZNP-COOH @ DW) kudu amarga gerakan Brownian lan mikrokonveksi nanopartikel graphene sing digantung ing DW37.Konduktivitas termal saka nanofluid (ZNP-COOH @ DV) luwih dhuwur tinimbang nanofluid (ZNP-SDBS @ DV) lan banyu suling.Nambahake nanomaterials liyane menyang adi basa mundhak konduktivitas termal (Tabel 1)38.
Gambar 7 nggambarake koefisien rata-rata gesekan nanofluida kanthi cairan basa (DW) (f(NFs)/f(DW)) ing persen massa (0,025%, 0,05% lan 0,1%).Koefisien gesekan rata-rata tansah ≈1, tegese nanofluida non-kovalen (GNF-SDBS@DW) lan kovalen (GNF-COOH@DW) nduweni koefisien gesekan sing padha karo cairan basa.A exchanger panas karo kurang spasi nggawe alangan aliran lan nambah gesekan aliran1.Sejatine, koefisien gesekan mundhak rada kanthi nambah fraksi massa nanofluid.Kerugian gesekan sing luwih dhuwur disebabake dening tambah viskositas dinamis nanofluid lan tambah tekanan geser ing permukaan kanthi persentase massa nanographene sing luwih dhuwur ing cairan basa.Tabel (1) nuduhake yen viskositas dinamis nanofluid (ZNP-SDBS @ DV) luwih dhuwur tinimbang nanofluid (ZNP-COOH @ DV) kanthi persentase bobot sing padha, sing digandhengake karo tambahan efek permukaan.agen aktif ing nanofluida non-kovalen.
Ing anjir.8 nuduhake nanofluid dibandhingake karo cairan basa (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) ing (0,025%, 0,05% lan 0,1% ).Nanofluid non-kovalen (GNPs-SDBS@DW) nuduhake mundhut tekanan rata-rata sing luwih dhuwur, lan kanthi paningkatan persentase massa dadi 2,04% kanggo 0,025% wt., 2,46% kanggo 0,05% wt.lan 3,44% kanggo 0,1% wt.kanthi nggedhekake kasus (sudut heliks 45 ° lan 90 °).Kangge, nanofluid (GNPs-COOH@DW) nuduhake mundhut tekanan rata-rata ngisor, mundhak saka 1,31% ing 0,025% wt.nganti 1,65% ing 0,05% wt.Mundhut tekanan rata-rata 0.05 wt.% -COOH@NP lan 0.1 wt.%-COOH@NP yaiku 1.65%.Minangka bisa katon, gulung meksa mundhak karo nambah nomer Re ing kabeh kasus.Penurunan tekanan tambah ing nilai Re dhuwur dituduhake kanthi katergantungan langsung ing aliran volume.Mulane, nomer Re luwih ing tabung ndadékaké kanggo gulung meksa luwih, kang mbutuhake Tambah ing daya pump39,40.Kajaba iku, mundhut tekanan luwih dhuwur amarga intensitas eddies lan turbulensi sing luwih dhuwur sing diasilake dening area permukaan sing luwih gedhe, sing nambah interaksi tekanan lan pasukan inersia ing lapisan wates1.
Umumé, kritéria evaluasi kinerja (PEC) kanggo non-kovalen (VNP-SDBS @ DW) lan kovalen (VNP-COOH @ DW) nanofluida ditampilake ing Fig.9. Nanofluid (ZNP-SDBS@DV) nuduhake nilai PEC sing luwih dhuwur tinimbang (ZNP-COOH @ DV) ing loro kasus kasebut (sudut heliks 45 ° lan 90 °) lan ditingkatake kanthi nambah fraksi massa, contone, 0,025 wt.%.punika 1,17, 0,05 wt.% punika 1,19 lan 0,1 wt.% punika 1,26.Sauntara kuwi, nilai PEC sing nggunakake nanofluida (GNPs-COOH@DW) yaiku 1.02 kanggo 0.025 wt%, 1.05 kanggo 0.05 wt%, 1.05 kanggo 0.1 wt%.ing loro kasus (sudut heliks 45 ° lan 90 °).1.02.Biasane, kanthi nambah nomer Reynolds, efisiensi termal-hidraulik mudhun kanthi signifikan.Nalika nomer Reynolds mundhak, nyuda koefisien efisiensi termal-hidraulik kanthi sistematis digandhengake karo paningkatan (NuNFs/NuDW) lan nyuda (fNFs/fDW).
Sifat hidrotermal saka nanofluida babagan cairan basa gumantung saka angka Reynolds kanggo tabung kanthi sudut 45° lan 90°.
Bagean iki mbahas sifat termal banyu (DW), non-kovalen (VNP-SDBS@DW), lan kovalen (VNP-COOH@DW) nanofluida ing telung konsentrasi massa sing beda lan nomer Reynolds.Loro geometri penukar panas sabuk sing digulung dianggep ing kisaran 7000 ≤ Re ≤ 17000 babagan pipa konvensional (sudut heliks 45 ° lan 90 °) kanggo ngevaluasi kinerja termal-hidrolik rata-rata.Ing anjir.10 nuduhake suhu banyu lan nanofluida ing stopkontak minangka rata-rata nggunakake (sudut heliks 45° lan 90°) kanggo pipa umum (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {T} _{metu}}_{Reguler}}\)).Non-kovalen (GNP-SDBS@DW) lan kovalen (GNP-COOH@DW) nanofluida duwe telung fraksi bobot sing beda kayata 0,025 wt%, 0,05 wt% lan 0,1 wt%.Kaya sing dituduhake ing anjir.11, nilai rata-rata suhu stopkontak (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\)) > 1, nuduhake yen (sudut heliks 45 ° lan 90 °) suhu ing stopkontak penukar panas luwih penting tinimbang pipa konvensional, amarga intensitas turbulensi sing luwih gedhe lan campuran cairan sing luwih apik.Kajaba iku, suhu ing stopkontak DW, non-kovalen lan nanofluida kovalen mudhun kanthi nambah nomer Reynolds.Cairan dasar (DW) nduweni suhu rata-rata paling dhuwur.Kangge, nilai paling murah nuduhake 0,1 wt% -SDBS@GNPs.Non-kovalen (GNPs-SDBS@DW) nanofluida nuduhake suhu outlet rata-rata sing luwih murah tinimbang nanofluida kovalen (GNPs-COOH @ DW).Wiwit tape bengkong nggawe lapangan aliran luwih dicampur, flux panas cedhak tembok bisa luwih gampang nembus Cairan, nambah suhu sakabèhé.Rasio twist-to-tape sing luwih murah nyebabake penetrasi sing luwih apik lan transfer panas sing luwih apik.Ing tangan liyane, bisa katon sing tape mbalek njogo suhu ngisor marang tembok, kang siji mundhak Nuavg.Kanggo sisipan tape bengkong, nilai Nuavg sing luwih dhuwur nuduhake transfer panas konvektif sing luwih apik ing tabung22.Amarga dalan aliran tambah lan pencampuran lan turbulensi tambahan, wektu panggonan mundhak, nyebabake kenaikan suhu cairan ing stopkontak41.
Nomer Reynolds saka macem-macem nanofluida relatif marang suhu stopkontak tabung konvensional (45 ° lan 90 ° sudut heliks).
Koefisien transfer panas (sudut heliks 45 ° lan 90 °) lawan angka Reynolds kanggo macem-macem cairan nano dibandhingake karo tabung konvensional.
Mekanisme utama saka transfer panas tape coiled ditingkatake minangka nderek: 1. Ngurangi diameteripun hydraulic saka tabung exchange panas ndadékaké kanggo Tambah ing kecepatan aliran lan kelengkungan, kang siji nambah kaku geser ing tembok lan dipun promosiaken gerakan secondary.2. Amarga blockage saka tape nduwurke tumpukan, kacepetan ing tembok pipe mundhak, lan kekandelan saka lapisan wates sudo.3. aliran spiral konco sabuk bengkong ndadékaké kanggo Tambah ing kacepetan.4. Vortices induced ningkatake campuran cairan ing antarane wilayah tengah lan cedhak tembok aliran42.Ing anjir.11 lan anjir.12 nuduhake sifat transfer panas saka DW lan nanofluids, contone (koefisien transfer panas lan nomer Nusselt rata-rata) minangka rata-rata nggunakake tabung sisipan tape bengkong dibandhingake tabung conventional.Non-kovalen (GNP-SDBS@DW) lan kovalen (GNP-COOH@DW) nanofluida duwe telung fraksi bobot sing beda kayata 0,025 wt%, 0,05 wt% lan 0,1 wt%.Ing loro penukar panas (sudut heliks 45 ° lan 90 °) rata-rata kinerja transfer panas yaiku> 1, nuduhake peningkatan koefisien transfer panas lan nomer Nusselt rata-rata kanthi tabung coiled dibandhingake karo tabung konvensional.Nanofluida non-kovalen (GNPs-SDBS@DW) nuduhake peningkatan transfer panas rata-rata sing luwih dhuwur tinimbang nanofluida kovalen (GNPs-COOH @ DW).Ing Re = 900, 0,1 wt% dandan ing kinerja transfer panas -SDBS@GNPs kanggo loro exchanger panas (45 ° lan 90 ° sudut helix) paling dhuwur karo nilai 1,90.Iki tegese efek TP seragam luwih penting ing kecepatan cairan sing luwih murah (nomer Reynolds)43 lan nambah intensitas turbulensi.Amarga introduksi saka pirang-pirang vortices, koefisien transfer panas lan rata-rata nomer Nusselt tabung TT luwih dhuwur tinimbang tabung konvensional, nyebabake lapisan wates sing luwih tipis.Apa anane HP nambah intensitas turbulensi, nyampur aliran fluida kerja lan transfer panas sing luwih apik dibandhingake karo pipa dasar (tanpa nglebokake tape bengkong)21.
Nomer Nusselt rata-rata (sudut heliks 45 ° lan 90 °) lawan nomer Reynolds kanggo macem-macem cairan nano dibandhingake karo tabung konvensional.
Angka 13 lan 14 nuduhake koefisien rata-rata gesekan (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) lan mundhut tekanan (\(\frac{{\Delta P}} _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} udakara 45° lan 90° kanggo pipa konvensional nggunakake nanofluida DW, (GNPs-SDBS@DW) lan (GNPs-COOH@DW) ion exchanger ngemot (0,025 wt %, 0,05 wt % lan 0,1 wt %). }_{Plain}}\}) suda.Kasus, koefisien gesekan lan mundhut tekanan luwih dhuwur ing angka Reynolds ngisor. sudut lan 90 °) exchanger panas biaya telu luwih dhuwur tinimbang pipo conventional.Kajaba iku, nalika fluida kerja mili ing kacepetan sing luwih dhuwur, koefisien gesekan sudo.Masalah muncul amarga minangka nomer Reynolds mundhak, kekandelan saka lapisan wates. nyuda, sing nyebabake nyuda efek viskositas dinamis ing wilayah sing kena pengaruh, nyuda gradien kecepatan lan tegangan geser lan, kanthi mangkono, nyuda koefisien gesekan21.Efek pamblokiran sing luwih apik amarga anané TT lan swirl tambah nyebabake mundhut tekanan sing luwih dhuwur kanggo pipa TT heterogen tinimbang pipa dasar.Kajaba iku, kanggo pipo dasar lan pipa TT, bisa dideleng manawa penurunan tekanan mundhak kanthi kacepetan fluida kerja43.
Koefisien gesekan (sudut heliks 45° lan 90°) lawan angka Reynolds kanggo macem-macem cairan nano dibandhingake karo tabung konvensional.
Mundhut tekanan (sudut heliks 45 ° lan 90 °) minangka fungsi nomer Reynolds kanggo macem-macem cairan nano relatif marang tabung konvensional.
Ing ringkesan, Gambar 15 nuduhake kritéria evaluasi kinerja (PEC) kanggo penukar panas kanthi sudut 45° lan 90° dibandhingake karo tabung polos (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) ing (0.025 wt.%, 0.05 wt.% lan 0.1 wt.%) nggunakake DV, (VNP-SDBS@DV) lan kovalen (VNP-COOH@DV) nanofluida.Nilai (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 ing loro kasus (sudut heliks 45° lan 90°) ing penukar panas.Kajaba iku, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) tekan nilai paling apik ing Re = 11.000.Penukar panas 90° nuduhake mundhak tipis ing (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) dibandhingake karo penukar panas 45°., Ing Re = 11.000 0,1 wt% -GNPs@SDBS nggambarake nilai sing luwih dhuwur (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)), contone 1,25 kanggo sudut penukar panas 45° lan 1,27 kanggo 90 ° sudhut exchanger panas.Iku luwih saka siji ing kabeh persentasi saka pecahan massa, kang nuduhake yen pipo karo sisipan tape bengkong luwih unggul saka pipa conventional.Utamane, transfer panas sing luwih apik sing diwenehake dening sisipan tape ngasilake kerugian gesekan sing signifikan22.
Kriteria efisiensi kanggo nomer Reynolds saka macem-macem nanofluida ing hubungane karo tabung konvensional (sudut heliks 45 ° lan 90 °).
Lampiran A nuduhake streamlines kanggo exchanger panas 45 ° lan 90 ° ing Re = 7000 nggunakake DW, 0,1 wt% -GNP-SDBS @ DW lan 0,1 wt% -GNP-COOH @ DW.Streamlines ing bidang transversal minangka fitur sing paling nyenengake saka efek sisipan pita bengkong ing aliran utama.Panggunaan penukar panas 45 ° lan 90 ° nuduhake yen kecepatan ing wilayah cedhak tembok kira-kira padha.Apendiks B nuduhake kontur kecepatan kanggo penukar panas 45 ° lan 90 ° ing Re = 7000 nggunakake DW, 0,1 wt% -GNP-SDBS@DW lan 0,1 wt% -GNP-COOH@DW.Daur ulang kacepetan ana ing telung lokasi sing beda (irisan), contone, Plain-1 (P1 = -30mm), Plain-4 (P4 = 60mm) lan Plain-7 (P7 = 150mm).Kecepatan aliran cedhak tembok pipa paling murah lan kecepatan cairan mundhak menyang tengah pipa.Kajaba iku, nalika ngliwati saluran udara, area kecepatan rendah ing cedhak tembok mundhak.Iki amarga tuwuhing lapisan wates hidrodinamik, sing nambah kekandelan wilayah kecepatan rendah ing cedhak tembok.Kajaba iku, nambah nomer Reynolds nambah tingkat kecepatan sakabèhé ing kabeh bagean salib, saéngga ngurangi kekandelan wilayah kacepetan kurang ing saluran39.
Nanosheet graphene kanthi fungsi kovalen lan non-kovalen dievaluasi ing sisipan tape bengkong kanthi sudut heliks 45 ° lan 90 °.Penukar panas ditanggulangi kanthi numerik nggunakake model turbulensi k-omega SST ing 7000 ≤ Re ≤ 17000. Sifat termofisika diitung ing Timah = 308 K. Bebarengan panas tembok tabung bengkong ing suhu konstan 330 K. COOH@DV) diencerke ing telung jumlah massa, contone (0.025 wt.%, 0.05 wt.% lan 0.1 wt.%).Panliten saiki nimbang enem faktor utama: suhu outlet, koefisien transfer panas, nomer Nusselt rata-rata, koefisien gesekan, mundhut tekanan, lan kritéria evaluasi kinerja.Mangkene temuan utama:
Suhu stopkontak rata-rata (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) tansah kurang saka 1, tegese non-nyebar Suhu stopkontak valensi (ZNP-SDBS @ DV) lan kovalen (ZNP-COOH @ DV) nanofluids luwih murah tinimbang cairan basa.Kangge, suhu stopkontak rata-rata (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) nilai > 1, nuduhake menyang kasunyatan sing (45 ° lan 90 ° amba helix) suhu stopkontak luwih dhuwur tinimbang karo tabung conventional.
Ing kasus kasebut, nilai rata-rata sifat transfer panas (cairan nano/basa) lan (tabung bengkong/tabung normal) tansah nuduhake >1.Nanofluida non-kovalen (GNPs-SDBS @ DW) nuduhake peningkatan rata-rata transfer panas sing luwih dhuwur, sing cocog karo nanofluida kovalen (GNPs-COOH @ DW).
Koefisien gesekan rata-rata (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) saka non-kovalen (VNP-SDBS@DW) lan kovalen (VNP-COOH@DW) nanofluida tansah ≈1 .gesekan non-kovalen (ZNP-SDBS@DV) lan kovalen (ZNP-COOH@DV) nanofluida (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) kanggo tansah > 3.
Ing loro kasus kasebut (sudut heliks 45 ° lan 90 °), nanofluida (GNPs-SDBS@DW) nuduhake luwih dhuwur (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0,025 wt .% kanggo 2,04%, 0,05 wt.% kanggo 2,46% lan 0,1 wt.% kanggo 3,44%.Sauntara kuwi, (GNPs-COOH@DW) nanofluids nuduhake luwih murah (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) saka 1,31% kanggo 0,025 wt.% dadi 1,65% yaiku 0,05 % kanthi bobot.Kajaba iku, mundhut tekanan rata-rata (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) non-kovalen (GNPs-SDBS@DW) lan kovalen (GNPs-COOH@DW) ))) nanofluida tansah >3.
Ing kasus kasebut (sudut heliks 45 ° lan 90 °), nanofluida (GNPs-SDBS@DW) nuduhake nilai @DW sing luwih dhuwur (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) , contone, 0,025 wt.% - 1,17, 0,05 wt.% - 1,19, 0,1 wt.% - 1,26.Ing kasus iki, nilai ({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) nggunakake (GNPs-COOH@DW) nanofluida yaiku 1,02 kanggo 0,025 wt.%, 1,05 kanggo 0 ,05 wt.% lan 1,02 yaiku 0,1% kanthi bobot.Kajaba iku, ing Re = 11.000, 0,1 wt% -GNPs@SDBS nuduhake nilai sing luwih dhuwur (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), kayata 1,25 kanggo sudut heliks 45° lan sudut heliks 90° 1.27.
Thianpong, C. et al.Optimasi multi-tujuan saka nanofluid titanium dioxide / aliran banyu ing exchanger panas, ditingkatake dening sisipan tape bengkong karo wings delta.internal J. Panas.ngelmu.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG lan Jawaerde, C. Sinau eksperimental aliran fluida non-Newtonian ing bellows dipasang karo tape bengkong khas lan V-shaped.Panas lan Transfer Massa 55, 937–951 (2019).
Dong, X. et al.Sinau eksperimen babagan karakteristik transfer panas lan resistensi aliran saka penukar panas tubular spiral-twisted [J].Suhu aplikasi.proyek.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS Transfer panas sing luwih apik ing aliran saluran turbulen kanthi sirip pamisahan miring.riset topikal.suhu.proyek.3, 1–10 (2014).