Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Naggamit ka usa ka bersyon sa browser nga adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Dugang pa, aron masiguro ang padayon nga suporta, gipakita namon ang site nga wala’y mga istilo ug JavaScript.
Ang mga slider nga nagpakita sa tulo ka mga artikulo matag slide.Gamita ang likod ug sunod nga mga buton sa paglihok sa mga slide, o ang slide controller nga mga buton sa katapusan aron sa paglihok sa matag slide.
304 10 * 1mm Stainless steel coiled tubing sa china
Gidak-on: 3/4 pulgada, 1/2 pulgada, 1 pulgada, 3 pulgada, 2 pulgada
Unit Pipe Length: 6 metros
Steel Grade: 201, 304 UG 316
Grado: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Materyal nga: STAINLESS STEEL
Kondisyon: Bag-o
Stainless Steel Tube Coil
Gidak-on: 3/4 pulgada, 1/2 pulgada, 1 pulgada, 3 pulgada, 2 pulgada
Unit Pipe Length: 6 metros
Steel Grade: 201, 304 UG 316
Grado: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,
Materyal nga: STAINLESS STEEL
Kondisyon: Bag-o
Ang mga covalent ug non-covalent nanofluids gisulayan sa mga round tubes nga adunay mga twisted tape inserts nga adunay mga anggulo sa helix nga 45 ° ug 90 °.Ang numero sa Reynolds mao ang 7000 ≤ Re ≤ 17000, ang mga thermophysical properties gi-evaluate sa 308 K. Ang pisikal nga modelo gisulbad pinaagi sa numero gamit ang two-parameter turbulent viscosity model (SST k-omega turbulence).Ang mga konsentrasyon (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, ug 0.1 wt.%) sa nanofluids ZNP-SDBS@DV ug ZNP-COOH@DV gikonsiderar sa trabaho.Ang mga bungbong sa twisted tubes gipainit sa kanunay nga temperatura nga 330 K. Unom ka mga parameter ang gikonsiderar sa kasamtangan nga pagtuon: temperatura sa outlet, heat transfer coefficient, average nga numero sa Nusselt, coefficient of friction, pressure loss, ug performance evaluation criteria.Sa duha nga mga kaso (helix angle sa 45 ° ug 90 °), ang ZNP-SDBS @ DV nanofluid nagpakita sa mas taas nga thermal-hydraulic nga mga kinaiya kay sa ZNP-COOH @ DV, ug kini miuswag uban sa pagtaas sa mass fraction, pananglitan, 0.025 wt.ug 0.05w.maoy 1.19.% ug 1.26 – 0.1 wt.%.Sa duha nga mga kaso (helix angle 45 ° ug 90 °), ang mga kantidad sa thermodynamic nga mga kinaiya sa paggamit sa GNP-COOH@DW mao ang 1.02 sa 0.025% wt., 1.05 sa 0.05% wt.ug 1.02 alang sa 0.1% wt.
Ang heat exchanger usa ka thermodynamic device 1 nga gigamit sa pagbalhin sa kainit panahon sa pagpabugnaw ug pagpainit nga mga operasyon.Ang thermal-hydraulic nga mga kabtangan sa heat exchanger nagpalambo sa heat transfer coefficient ug makapakunhod sa resistensya sa nagtrabaho nga fluid.Daghang mga pamaagi ang naugmad aron mapalambo ang pagbalhin sa kainit, lakip ang turbulence enhancers2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ug nanofluids12,13,14,15.Twisted tape insertion mao ang usa sa labing malampuson nga mga pamaagi alang sa pagpalambo sa kainit pagbalhin sa init exchangers tungod sa kasayon sa maintenance ug ubos nga gasto7,16.
Sa usa ka serye sa mga eksperimento ug computational nga mga pagtuon, ang hydrothermal nga mga kabtangan sa mga panagsagol sa nanofluids ug mga heat exchanger nga adunay twisted tape inserts gitun-an.Sa usa ka eksperimento nga buhat, ang hydrothermal kabtangan sa tulo ka lain-laing mga metallic nanofluids (Ag@DW, Fe@DW ug Cu@DW) gitun-an sa usa ka dagom twisted tape (STT) init exchanger17.Kung itandi sa base pipe, ang heat transfer coefficient sa STT gipauswag sa 11% ug 67%.Ang SST layout mao ang labing maayo gikan sa usa ka ekonomikanhon nga punto sa panglantaw sa mga termino sa efficiency uban sa parameter α = β = 0.33.Dugang pa, usa ka 18.2% nga pagtaas sa n ang nakita sa Ag@DW, bisan kung ang labing taas nga pagtaas sa pagkawala sa presyur kay 8.5% ra.Ang pisikal nga mga proseso sa pagbalhin sa kainit ug pagkawala sa presyur sa mga concentric pipe nga adunay ug walay coiled turbulators gitun-an gamit ang turbulent flow sa Al2O3@DW nanofluid nga adunay pinugos nga convection.Ang pinakataas nga kasagaran nga numero sa Nusselt (Nuavg) ug pagkawala sa presyur makita sa Re = 20,000 kung ang coil pitch = 25 mm ug Al2O3@DW nanofluid 1.6 vol.%.Gihimo usab ang mga pagtuon sa laboratoryo aron tun-an ang pagbalhin sa kainit ug pagkawala sa presyur nga mga kinaiya sa graphene oxide nanofluids (GO@DW) nga nag-agos sa halos mga circular tubes nga adunay mga insert sa WC.Ang mga resulta nagpakita nga ang 0.12 vol%-GO@DW nagdugang sa convective heat transfer coefficient sa mga 77%.Sa laing eksperimento nga pagtuon, ang nanofluids (TiO2@DW) gimugna aron tun-an ang thermal-hydraulic nga mga kinaiya sa mga dimpled nga tubo nga gisudlan og twisted tape inserts20.Ang pinakataas nga hydrothermal efficiency nga 1.258 nakab-ot gamit ang 0.15 vol% -TiO2@DW nga nasulod sa 45° hilig nga shafts nga adunay twist factor nga 3.0.Ang single-phase ug two-phase (hybrid) simulation models nagkonsiderar sa flow ug heat transfer sa CuO@DW nanofluids sa lain-laing solido nga konsentrasyon (1-4% vol.%)21.Ang pinakataas nga thermal efficiency sa usa ka tube nga gisal-ut sa usa ka twisted tape mao ang 2.18, ug ang usa ka tube nga gisal-ut nga adunay duha ka twisted tapes ubos sa sama nga mga kondisyon mao ang 2.04 (duha ka hugna nga modelo, Re = 36,000 ug 4 vol.%).Ang non-Newtonian turbulent nanofluid nga dagan sa carboxymethyl cellulose (CMC) ug copper oxide (CuO) sa mga nag-unang tubo ug mga tubo nga adunay twisted inserts gitun-an.Ang Nuavg nagpakita sa usa ka pag-uswag sa 16.1% (alang sa main pipeline) ug 60% (alang sa coiled pipeline nga adunay ratio nga (H/D = 5)).Kasagaran, ang mas ubos nga twist-to-ribbon ratio moresulta sa mas taas nga coefficient sa friction.Sa usa ka eksperimento nga pagtuon, ang epekto sa mga tubo nga adunay twisted tape (TT) ug coils (VC) sa mga kabtangan sa heat transfer ug friction coefficient gitun-an gamit ang CuO@DW nanofluids.Gigamit ang 0.3 vol.Ang %-CuO@DW sa Re = 20,000 nagpaposible nga madugangan ang pagbalhin sa kainit sa VK-2 nga tubo sa labing taas nga kantidad nga 44.45%.Dugang pa, kung gigamit ang usa ka twisted pair cable ug usa ka coil insert ubos sa parehas nga mga kondisyon sa utlanan, ang coefficient sa friction nagdugang sa mga hinungdan sa 1.17 ug 1.19 kumpara sa DW.Sa kinatibuk-an, ang thermal efficiency sa nanofluids nga gisal-ut sa mga coils mas maayo kaysa sa nanofluids nga gisal-ut sa stranded wires.Ang volumetric nga kinaiya sa usa ka turbulent (MWCNT@DW) nanofluid flow gitun-an sulod sa usa ka pinahigda nga tubo nga gisal-ut ngadto sa usa ka spiral wire.Ang mga parameter sa thermal performance mao ang> 1 alang sa tanan nga mga kaso, nga nagpakita nga ang kombinasyon sa nanofluidics uban sa coil insert nagpauswag sa pagbalhin sa kainit nga wala mag-usik sa gahum sa bomba.Abstract—Ang hydrothermal nga mga kinaiya sa usa ka two-pipe heat exchanger nga adunay lain-laing mga pagsal-ot nga hinimo sa usa ka giusab nga twisted-twisted V-shaped tape (VcTT) gitun-an ubos sa mga kondisyon sa usa ka gubot nga dagan sa Al2O3 + TiO2@DW nanofluid.Kung itandi sa DW sa mga base nga tubo, ang Nuavg adunay usa ka mahinungdanong pag-uswag sa 132% ug usa ka friction coefficient nga hangtod sa 55%.Dugang pa, ang energy efficiency sa Al2O3+TiO2@DW nanocomposite sa usa ka two-pipe heat exchanger26 gihisgutan.Sa ilang pagtuon, ilang nasuta nga ang paggamit sa Al2O3 + TiO2@DW ug TT nakapauswag sa exergy efficiency kumpara sa DW.Sa concentric tubular heat exchangers nga adunay VcTT turbulators, gigamit ni Singh ug Sarkar27 ang phase change materials (PCM), dispersed single/nanocomposite nanofluids (Al2O3@DW with PCM ug Al2O3 + PCM).Gitaho nila nga ang pagbalhin sa kainit ug ang pagkawala sa presyur nagdugang samtang ang twist coefficient mikunhod ug ang nanoparticle nga konsentrasyon nagdugang.Ang mas dako nga V-notch depth factor o mas gamay nga width factor makahatag og mas dako nga heat transfer ug pressure loss.Dugang pa, ang graphene-platinum (Gr-Pt) gigamit sa pag-imbestigar sa kainit, friction, ug kinatibuk-ang entropy generation rate sa mga tubo nga adunay 2-TT28 inserts.Gipakita sa ilang pagtuon nga ang usa ka gamay nga porsyento sa (Gr-Pt) hinungdanon nga pagkunhod sa henerasyon sa entropy sa kainit kumpara sa usa ka medyo taas nga pag-uswag sa frictional entropy.Ang sinagol nga Al2O3@MgO nanofluids ug conical WC makonsiderar nga maayong sagol, tungod kay ang dugang ratio (h/Δp) makapauswag sa hydrothermal performance sa duha ka tubo nga heat exchanger 29 .Usa ka numerical model ang gigamit sa pag-evaluate sa energy-saving ug environmental performance sa heat exchangers nga adunay lain-laing tulo ka bahin nga hybrid nanofluids (THNF) (Al2O3 + graphene + MWCNT) nga gisuspinde sa DW30.Tungod sa iyang Performance Evaluation Criteria (PEC) sa han-ay sa 1.42–2.35, gikinahanglan ang kombinasyon sa Depressed Twisted Turbulizer Insert (DTTI) ug (Al2O3 + Graphene + MWCNT).
Hangtud karon, gamay nga pagtagad ang gihatag sa papel sa covalent ug non-covalent functionalization sa hydrodynamic nga pag-agos sa thermal fluid.Ang piho nga katuyoan niini nga pagtuon mao ang pagtandi sa thermal-hydraulic nga mga kinaiya sa nanofluids (ZNP-SDBS @ DV) ug (ZNP-COOH @ DV) sa twisted tape inserts nga adunay helix nga mga anggulo sa 45 ° ug 90 °.Ang thermophysical nga mga kabtangan gisukod sa Tin = 308 K. Niini nga kaso, tulo ka mga mass fraction ang gikonsiderar sa proseso sa pagtandi, sama sa (0.025 wt.%, 0.05 wt.% ug 0.1 wt.%).Ang shear stress transfer sa 3D turbulent flow model (SST k-ω) gigamit sa pagsulbad sa thermal-hydraulic nga mga kinaiya.Sa ingon, kini nga pagtuon naghimo usa ka hinungdanon nga kontribusyon sa pagtuon sa mga positibo nga kabtangan (pagbalhin sa kainit) ug negatibo nga mga kabtangan (paghulog sa presyur sa friction), nga nagpakita sa mga kinaiya sa thermal-hydraulic ug pag-optimize sa tinuud nga mga likido nga nagtrabaho sa ingon nga mga sistema sa engineering.
Ang sukaranan nga pagsumpo usa ka hapsay nga tubo (L = 900 mm ug Dh = 20 mm).Gisulod nga twisted tape nga mga dimensyon (gitas-on = 20 mm, gibag-on = 0.5 mm, profile = 30 mm).Sa kini nga kaso, ang gitas-on, gilapdon, ug stroke sa spiral profile mao ang 20 mm, 0.5 mm, ug 30 mm, matag usa.Ang linubid nga mga teyp gikiling sa 45° ug 90°.Nagkalain-laing working fluid sama sa DW, non-covalent nanofluids (GNF-SDBS@DW) ug covalent nanofluids (GNF-COOH@DW) sa Tin = 308 K, tulo ka lain-laing mga mass concentrations ug lain-laing Reynolds numero.Ang mga pagsulay gihimo sa sulod sa heat exchanger.Ang gawas nga bungbong sa spiral tube gipainit sa kanunay nga temperatura sa ibabaw nga 330 K aron sulayan ang mga parameter alang sa pagpaayo sa pagbalhin sa kainit.
Sa fig.1 schematically nagpakita sa usa ka twisted tape insertion tube nga adunay magamit nga mga kondisyon sa utlanan ug meshed nga lugar.Sama sa nahisgotan na, ang tulin ug mga kondisyon sa utlanan sa presyur magamit sa mga bahin sa inlet ug outlet sa helix.Sa usa ka makanunayon nga temperatura sa ibabaw, ang usa ka non-slip nga kondisyon gipahamtang sa bungbong sa tubo.Ang kasamtangang numerical simulation naggamit ug pressure-based nga solusyon.Sa samang higayon, ang usa ka programa (ANSYS FLUENT 2020R1) gigamit sa pag-convert sa partial differential equation (PDE) ngadto sa sistema sa algebraic equation gamit ang finite volume method (FMM).Ang ikaduhang-order nga SIMPLE nga pamaagi (semi-implicit nga pamaagi alang sa sequential pressure-dependent equation) nalangkit sa velocity-pressure.Kinahanglang hatagan og gibug-aton nga ang panagtapok sa mga nahabilin alang sa mga equation sa masa, momentum, ug enerhiya ubos pa sa 103 ug 106, matag usa.
p Diagram sa pisikal ug computational nga mga dominyo: (a) helix angle 90°, (b) helix angle 45°, (c) walay helical blade.
Usa ka homogenous nga modelo ang gigamit sa pagpatin-aw sa mga kabtangan sa nanofluids.Pinaagi sa pag-apil sa mga nanomaterial ngadto sa base fluid (DW), usa ka padayon nga fluid nga adunay maayo kaayo nga thermal properties ang naporma.Niining bahina, ang temperatura ug katulin sa base nga likido ug ang nanomaterial adunay parehas nga kantidad.Tungod sa mga teyoriya ug pangagpas sa ibabaw, ang episyente nga pag-agos sa usa ka hugna naglihok sa kini nga pagtuon.Daghang mga pagtuon ang nagpakita sa pagka-epektibo ug paggamit sa single-phase nga mga teknik alang sa nanofluidic flow31,32.
Ang pag-agos sa nanofluids kinahanglan nga Newtonian gubot, dili ma-compress ug naghunong.Ang compression work ug viscous heating walay kalabotan niini nga pagtuon.Dugang pa, ang gibag-on sa sulod ug sa gawas nga mga bungbong sa tubo wala gikonsiderar.Busa, ang mass, momentum, ug energy conservation equation nga naghubit sa thermal model mahimong ipahayag ingon sa mosunod:
diin ang \(\overrightarrow{V}\) mao ang mean velocity vector, Keff = K + Kt mao ang epektibo nga thermal conductivity sa covalent ug noncovalent nanofluids, ug ang ε mao ang energy dissipation rate.Ang epektibo nga thermophysical nga mga kabtangan sa nanofluids, lakip ang densidad (ρ), viscosity (μ), piho nga kapasidad sa kainit (Cp) ug thermal conductivity (k), nga gipakita sa lamesa, gisukod sa panahon sa usa ka eksperimento nga pagtuon sa temperatura nga 308 K1 kung gigamit. sa kini nga mga simulator.
Ang numerical simulations sa turbulent nanofluid flow sa conventional ug TT tubes gihimo sa Reynolds numbers 7000 ≤ Re ≤ 17000. Kini nga mga simulation ug convective heat transfer coefficients gi-analisa gamit ang Mentor's κ-ω turbulence model sa shear stress transfer (SST) nga average nga turbulence sa Reynolds. modelo Navier-Stokes, sagad gigamit sa aerodynamic research.Dugang pa, ang modelo nagtrabaho nga wala’y function sa dingding ug tukma duol sa mga dingding 35,36.(SST) κ-ω nga nagdumala sa mga equation sa turbulence model mao ang mosunod:
diin ang \(S\) mao ang bili sa strain rate, ug ang \(y\) mao ang gilay-on ngadto sa kasikbit nga nawong.Samtang, \({\ alpha}_{1}\), \({\ alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) ug \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) nagpasabot sa tanang model constants.Ang F1 ug F2 managsama nga mga gimbuhaton.Nota: F1 = 1 sa boundary layer, 0 sa umaabot nga agos.
Ang mga parameter sa pagtimbang-timbang sa performance gigamit sa pagtuon sa gubot nga convective heat transfer, covalent ug non-covalent nanofluid flow, pananglitan31:
Niini nga konteksto, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) ug (\(\ mu\)) gigamit alang sa density, fluid velocity , hydraulic diametro ug dinamikong viscosity.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) – espesipikong kapasidad sa kainit ug thermal conductivity sa nagaagay nga pluwido.Usab, ang (\(\dot{m}\)) nagtumong sa mass flow, ug ang (\({T}_{out}-{T}_{in}\)) nagtumong sa inlet ug outlet temperature difference.Ang (NFs) nagtumong sa covalent, non-covalent nanofluids, ug (DW) nagtumong sa distilled water (base fluid).\({A}_{s} = \pi DL\), \({\ overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in }\tuo)}{2}\) ug \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
Ang thermophysical nga mga kabtangan sa base fluid (DW), non-covalent nanofluid (GNF-SDBS@DW), ug covalent nanofluid (GNF-COOH@DW) gikuha gikan sa gipatik nga literatura (eksperimento nga pagtuon), Sn = 308 K, ingon gipakita sa Table 134. Sa usa ka tipikal nga Sa usa ka eksperimento sa pagkuha sa usa ka non-covalent (GNP-SDBS@DW) nanofluid uban sa nailhan mass porsyento, pipila ka mga gramo sa nag-unang GNPs sa sinugdan gitimbang sa usa ka digital balanse.Ang gibug-aton ratio sa SDBS/lumad nga GNP kay (0.5:1) gibug-aton sa DW.Sa kini nga kaso, ang covalent (COOH-GNP @ DW) nanofluids gi-synthesize pinaagi sa pagdugang sa mga grupo sa carboxyl sa nawong sa GNP gamit ang usa ka kusog nga acidic medium nga adunay ratio nga volume (1: 3) sa HNO3 ug H2SO4.Ang covalent ug non-covalent nanofluids gisuspinde sa DW sa tulo ka lain-laing mga porsyento sa gibug-aton sama sa 0.025 wt%, 0.05 wt%.ug 0.1% sa masa.
Ang mga pagsulay sa independensya sa mesh gihimo sa upat ka lainlaing mga domain sa pagkalkula aron masiguro nga ang gidak-on sa mata dili makaapekto sa simulation.Sa kaso sa 45 ° torsion pipe, ang gidaghanon sa mga yunit nga adunay gidak-on sa yunit nga 1.75 mm mao ang 249,033, ang gidaghanon sa mga yunit nga adunay gidak-on sa yunit nga 2 mm mao ang 307,969, ang gidaghanon sa mga yunit nga adunay gidak-on sa yunit nga 2.25 mm mao ang 421,406, ug ang gidaghanon sa mga yunit. nga adunay gidak-on sa yunit 2 .5 mm 564 940 matag usa.Dugang pa, sa pananglitan sa usa ka 90 ° twisted pipe, ang gidaghanon sa mga elemento nga adunay 1.75 mm nga gidak-on sa elemento mao ang 245,531, ang gidaghanon sa mga elemento nga adunay 2 mm nga gidak-on sa elemento mao ang 311,584, ang gidaghanon sa mga elemento nga adunay 2.25 mm nga gidak-on sa elemento mao ang 422,708, ug ang gidaghanon sa mga elemento nga adunay gidak-on sa elemento nga 2.5 mm mao ang 573,826.Ang katukma sa mga pagbasa sa thermal property sama sa (Tout, htc, ug Nuavg) motaas samtang ang gidaghanon sa mga elemento mikunhod.Sa samang higayon, ang katukma sa mga bili sa friction coefficient ug pressure drop nagpakita sa usa ka bug-os nga lain-laing mga kinaiya (Fig. 2).Ang grid (2) gigamit ingon nga nag-unang grid nga lugar sa pagtimbang-timbang sa thermal-hydraulic nga mga kinaiya sa simulate nga kaso.
Pagsulay sa heat transfer ug pressure drop performance nga independente sa mesh gamit ang mga pares sa DW tubes nga giliko sa 45° ug 90°.
Ang karon nga numerical nga mga resulta gi-validate para sa heat transfer performance ug friction coefficient gamit ang ilado nga empirical correlations ug equation sama sa Dittus-Belter, Petukhov, Gnelinsky, Notter-Rouse ug Blasius.Ang pagtandi gihimo ubos sa kondisyon nga 7000≤Re≤17000.Sumala sa fig.3, ang kasagaran ug maximum nga mga sayop tali sa mga resulta sa simulation ug ang heat transfer equation mao ang 4.050 ug 5.490% (Dittus-Belter), 9.736 ug 11.33% (Petukhov), 4.007 ug 7.483% (Gnelinsky), ug 3.883% ug 4.93% Nott-Belter).Rosas).Sa kini nga kaso, ang kasagaran ug maximum nga mga sayup tali sa mga resulta sa simulation ug ang friction coefficient equation mao ang 7.346% ug 8.039% (Blasius) ug 8.117% ug 9.002% (Petukhov), matag usa.
Pagbalhin sa init ug hydrodynamic nga mga kabtangan sa DW sa lain-laing mga numero sa Reynolds gamit ang numerical kalkulasyon ug empirical correlations.
Kini nga seksyon naghisgot sa thermal nga mga kabtangan sa non-covalent (LNP-SDBS) ug covalent (LNP-COOH) tubigon nanofluids sa tulo ka lain-laing mga mass fractions ug Reynolds numero ingon nga aberids paryente sa base fluid (DW).Duha ka geometries sa coiled belt heat exchangers (helix angle 45 ° ug 90 °) ang gihisgutan alang sa 7000 ≤ Re ≤ 17000. Sa fig.Ang 4 nagpakita sa kasagaran nga temperatura sa paggawas sa nanofluid ngadto sa base fluid (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \) ) sa (0.025% wt., 0.05% wt. ug 0.1% wt.).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) kay ubos sa 1, nga nagpasabot nga ang temperatura sa outlet mao ang non-covalent (VNP-SDBS) ug covalent (VNP-COOH) nanofluids ubos sa temperatura sa outlet sa base liquid.Ang pinakaubos ug pinakataas nga pagkunhod mao ang 0.1 wt% -COOH@GNPs ug 0.1 wt%-SDBS@GNPs, matag usa.Kini nga panghitabo tungod sa pagtaas sa numero sa Reynolds sa usa ka kanunay nga tipik sa masa, nga nagdala sa pagbag-o sa mga kabtangan sa nanofluid (nga mao, Densidad ug dinamikong viscosity).
Ang mga numero 5 ug 6 nagpakita sa kasagaran nga mga kinaiya sa pagbalhin sa kainit sa nanofluid ngadto sa base fluid (DW) sa (0.025 wt.%, 0.05 wt.% ug 0.1 wt.%).Ang kasagaran nga mga kabtangan sa pagbalhin sa kainit kanunay nga labaw sa 1, nga nagpasabot nga ang mga kabtangan sa pagbalhin sa kainit sa non-covalent (LNP-SDBS) ug covalent (LNP-COOH) nanofluids gipalambo kon itandi sa base fluid.Ang 0.1 wt% -COOH@GNPs ug 0.1 wt%-SDBS@GNPs nakab-ot ang pinakaubos ug pinakataas nga ganansya, matag usa.Kung ang numero sa Reynolds nagdugang tungod sa labi nga pagsagol sa likido ug kagubot sa tubo 1, ang pasundayag sa pagbalhin sa kainit mouswag.Ang mga likido pinaagi sa gagmay nga mga kal-ang makaabot sa mas taas nga mga tulin, nga miresulta sa usa ka nipis nga tulin / kainit nga utlanan nga layer, nga nagdugang sa gikusgon sa pagbalhin sa kainit.Ang pagdugang sa dugang nga mga nanopartikel sa base nga likido mahimong adunay positibo ug negatibo nga mga sangputanan.Ang mga mapuslanon nga epekto naglakip sa dugang nga pagbangga sa nanoparticle, paborable nga mga kinahanglanon sa thermal conductivity sa fluid, ug gipauswag nga pagbalhin sa kainit.
Heat transfer coefficient sa nanofluid ngadto sa base fluid depende sa Reynolds number alang sa 45° ug 90° tubes.
Sa samang higayon, ang usa ka negatibo nga epekto mao ang usa ka pagtaas sa dinamikong viscosity sa nanofluid, nga pagkunhod sa paglihok sa nanofluid, sa ingon pagkunhod sa average Nusselt numero (Nuavg).Ang dugang nga thermal conductivity sa nanofluids (ZNP-SDBS@DW) ug (ZNP-COOH@DW) kinahanglan tungod sa Brownian motion ug microconvection sa graphene nanoparticles nga gisuspinde sa DW37.Ang thermal conductivity sa nanofluid (ZNP-COOH@DV) mas taas kay sa nanofluid (ZNP-SDBS@DV) ug distilled water.Ang pagdugang sa dugang nga mga nanomaterial sa base nga likido nagdugang sa ilang thermal conductivity (Table 1)38.
Ang Figure 7 naghulagway sa kasagaran nga coefficient sa friction sa nanofluids nga adunay base fluid (DW) (f(NFs)/f(DW)) sa mass percent (0.025%, 0.05% ug 0.1%).Ang kasagaran nga friction coefficient kanunay ≈1, nga nagpasabot nga ang non-covalent (GNF-SDBS@DW) ug covalent (GNF-COOH@DW) nanofluids adunay parehas nga friction coefficient sa base fluid.Ang usa ka heat exchanger nga adunay gamay nga espasyo nagmugna og dugang nga babag sa dagan ug nagdugang sa friction sa dagan1.Sa panguna, ang coefficient sa friction nagdugang gamay sa pagtaas sa mass fraction sa nanofluid.Ang mas taas nga pagkalugi sa frictional tungod sa dugang nga dinamikong viscosity sa nanofluid ug ang dugang nga shear stress sa ibabaw nga adunay mas taas nga mass percentage sa nanographene sa base fluid.Ang talaan (1) nagpakita nga ang dinamikong viscosity sa nanofluid (ZNP-SDBS @ DV) mas taas kay sa nanofluid (ZNP-COOH @ DV) sa samang gibug-aton nga porsyento, nga nalangkit sa pagdugang sa mga epekto sa nawong.aktibo nga mga ahente sa usa ka non-covalent nanofluid.
Sa fig.8 nagpakita sa nanofluid itandi sa base fluid (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) sa (0.025%, 0.05% ug 0.1% ).Ang non-covalent (GNPs-SDBS@DW) nanofluid nagpakita sa usa ka mas taas nga average nga pagkawala sa presyur, ug uban ang pagtaas sa mass percentage ngadto sa 2.04% alang sa 0.025% wt., 2.46% alang sa 0.05% wt.ug 3.44% alang sa 0.1% wt.uban ang pagpadako sa kaso (helix angle 45° ug 90°).Samtang, ang nanofluid (GNPs-COOH@DW) nagpakita sa usa ka ubos nga average nga pagkawala sa presyur, misaka gikan sa 1.31% sa 0.025% wt.hangtod sa 1.65% sa 0.05% wt.Ang kasagaran nga pagkawala sa pressure sa 0.05 wt.%-COOH@NP ug 0.1 wt.%-COOH@NP mao ang 1.65%.Sama sa makita, ang pag-us-os sa presyur nagdugang sa pagtaas sa numero sa Re sa tanan nga mga kaso.Ang usa ka dugang nga pagkunhod sa presyur sa taas nga mga kantidad sa Re gipakita sa usa ka direkta nga pagsalig sa dagan sa volume.Busa, ang usa ka mas taas nga Re nga numero sa tubo modala ngadto sa usa ka mas taas nga pressure drop, nga nagkinahanglan sa pagdugang sa pump power39,40.Dugang pa, ang pagkawala sa presyur mas taas tungod sa mas taas nga intensity sa mga eddies ug turbulence nga namugna sa mas dako nga surface area, nga nagdugang sa interaksyon sa pressure ug inertia nga pwersa sa boundary layer1.
Sa kinatibuk-an, ang performance evaluation criteria (PEC) alang sa non-covalent (VNP-SDBS@DW) ug covalent (VNP-COOH@DW) nanofluids gipakita sa Fig.9. Nanofluid (ZNP-SDBS@DV) nagpakita sa mas taas nga PEC values kaysa (ZNP-COOH@DV) sa duha ka kaso (helix angle 45° ug 90°) ug kini gipauswag pinaagi sa pagdugang sa mass fraction, pananglitan, 0.025 wt.%.mao ang 1.17, 0.05 wt.% mao ang 1.19 ug 0.1 wt.% mao ang 1.26.Samtang, ang mga kantidad sa PEC gamit ang nanofluids (GNPs-COOH@DW) 1.02 sa 0.025 wt%, 1.05 sa 0.05 wt%, 1.05 sa 0.1 wt%.sa duha ka kaso (helix angle 45° ug 90°).1.02.Ingon sa usa ka lagda, uban sa usa ka pagtaas sa Reynolds numero, ang thermal-hydraulic efficiency pagkunhod sa kamahinungdanon.Samtang nagkadaghan ang Reynolds number, ang pagkunhod sa thermal-hydraulic efficiency coefficient sistematikong nakig-uban sa pagtaas sa (NuNFs/NuDW) ug pagkunhod sa (fNFs/fDW).
Ang hydrothermal nga mga kabtangan sa nanofluids may kalabotan sa base nga mga likido depende sa numero sa Reynolds alang sa mga tubo nga adunay 45 ° ug 90 ° nga mga anggulo.
Kini nga seksyon naghisgot sa thermal properties sa tubig (DW), non-covalent (VNP-SDBS@DW), ug covalent (VNP-COOH@DW) nanofluids sa tulo ka lain-laing mga mass concentrations ug Reynolds numero.Duha ka coiled belt heat exchanger geometries ang gikonsiderar sa range 7000 ≤ Re ≤ 17000 kalabot sa conventional pipes (helix angles 45 ° ug 90 °) aron masusi ang average nga thermal-hydraulic performance.Sa fig.Ang 10 nagpakita sa temperatura sa tubig ug nanofluids sa outlet isip aberids nga paggamit (helix angle 45° ug 90°) para sa usa ka komon nga tubo (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {T} _{out}}_{Regular}}\)).Non-covalent (GNP-SDBS@DW) ug covalent (GNP-COOH@DW) nanofluids adunay tulo ka lain-laing mga fraction sa gibug-aton sama sa 0.025 wt%, 0.05 wt% ug 0.1 wt%.Ingon sa gipakita sa fig.11, ang kasagarang bili sa temperatura sa outlet (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\)) > 1, nga nagpakita nga (45 ° ug 90 ° helix anggulo) ang temperatura sa outlet sa heat exchanger mas mahinungdanon kay sa usa ka conventional pipe, tungod sa mas dako nga intensity sa turbulence ug mas maayo nga pagsagol sa likido.Dugang pa, ang temperatura sa outlet sa DW, non-covalent ug covalent nanofluids mikunhod uban ang pagtaas sa numero sa Reynolds.Ang base fluid (DW) adunay labing taas nga average nga temperatura sa outlet.Samtang, ang labing ubos nga kantidad nagtumong sa 0.1 wt%-SDBS@GNPs.Non-covalent (GNPs-SDBS@DW) nanofluids nagpakita sa usa ka ubos nga average outlet temperatura itandi sa covalent (GNPs-COOH@DW) nanofluids.Tungod kay ang twisted tape naghimo sa agianan sa uma nga mas nagkasagol, ang duol sa bungbong nga init nga flux mas dali nga moagi sa likido, nga nagdugang sa kinatibuk-ang temperatura.Ang ubos nga twist-to-tape ratio moresulta sa mas maayo nga penetration ug busa mas maayo nga heat transfer.Sa laing bahin, makita nga ang rolled tape nagmintinar sa usa ka ubos nga temperatura batok sa bungbong, nga sa baylo nagdugang sa Nuavg.Para sa twisted tape inserts, ang mas taas nga Nuavg value nagpaila sa maayo nga convective heat transfer sulod sa tube22.Tungod sa dugang nga agianan sa agianan ug dugang nga pagsagol ug kaguliyang, ang oras sa pagpuyo nagdugang, nga miresulta sa pagtaas sa temperatura sa likido sa outlet41.
Reynolds numero sa lain-laing mga nanofluids kalabot sa outlet temperatura sa conventional tubes (45° ug 90° helix anggulo).
Heat transfer coefficients (45° ug 90° helix angle) versus Reynolds numero para sa lain-laing nanofluids kumpara sa conventional tubes.
Ang nag-unang mekanismo sa gipalambo nga coiled tape heat transfer mao ang mosunod: 1. Ang pagkunhod sa hydraulic diametro sa heat exchange tube modala ngadto sa usa ka pagtaas sa flow velocity ug curvature, nga sa baylo nagdugang sa shear stress sa dingding ug nagpasiugda sa ikaduhang paglihok.2. Tungod sa pagbabag sa winding tape, ang katulin sa bungbong sa tubo nagdugang, ug ang gibag-on sa boundary layer mikunhod.3. Ang spiral nga pag-agos sa likod sa twisted belt nagdala ngadto sa pagtaas sa gikusgon.4. Ang naaghat nga mga bul-og makapauswag sa pagsagol sa pluwido tali sa sentro ug duol sa bungbong nga mga rehiyon sa agos42.Sa fig.11 ug fig.12 nagpakita sa heat transfer properties sa DW ug nanofluids, pananglitan (heat transfer coefficient ug average Nusselt number) isip aberids gamit ang twisted tape insertion tubes kumpara sa conventional tubes.Non-covalent (GNP-SDBS@DW) ug covalent (GNP-COOH@DW) nanofluids adunay tulo ka lain-laing mga fraction sa gibug-aton sama sa 0.025 wt%, 0.05 wt% ug 0.1 wt%.Sa duha ka heat exchangers (45 ° ug 90 ° helix angle) ang kasagaran nga heat transfer performance mao ang> 1, nga nagpakita sa usa ka pag-uswag sa heat transfer coefficient ug average nga numero sa Nusselt nga adunay mga coiled tubes itandi sa conventional tubes.Non-covalent (GNPs-SDBS@DW) nanofluids nagpakita sa mas taas nga average heat transfer improvement kay sa covalent (GNPs-COOH@DW) nanofluids.Sa Re = 900, ang 0.1 wt% improvement sa heat transfer performance -SDBS@GNPs para sa duha ka heat exchangers (45° ug 90° helix angle) mao ang pinakataas nga may value nga 1.90.Kini nagpasabot nga ang uniporme nga epekto sa TP mas importante sa ubos nga fluid velocities (Reynolds number)43 ug nagkataas nga turbulence intensity.Tungod sa pagpaila sa daghang mga vortices, ang heat transfer coefficient ug kasagaran nga Nusselt nga gidaghanon sa TT tubes mas taas kay sa conventional tubes, nga miresulta sa usa ka thinner boundary layer.Ang presensya ba sa HP nagdugang sa intensity sa turbulence, pagsagol sa working fluid nga mga agos ug gipausbaw nga heat transfer kumpara sa base pipes (nga walay pagsal-ot og twisted-twisted tape)21.
Average nga numero sa Nusselt (helix angle 45° ug 90°) versus Reynolds number para sa lain-laing nanofluids kumpara sa conventional tubes.
Ang mga numero 13 ug 14 nagpakita sa kasagaran nga coefficient sa friction (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) ug pressure loss (\(\frac{{\Delta P}} _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} mga 45° ug 90° para sa conventional pipes gamit ang DW nanofluids, (GNPs-SDBS@DW) ug (GNPs-COOH@DW) ion exchanger naglangkob ( 0.025 wt %, 0.05 wt % ug 0.1 wt %). { {f}_{Plain} }\)) ug pressure loss (\(\frac{{\Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{Plain}}\}) pagkunhod. mga kaso, ang friction coefficient ug pressure loss mas taas sa ubos nga Reynolds nga numero Ang average nga friction coefficient ug pressure loss anaa sa taliwala sa 3.78 ug 3.12 Ang kasagaran nga friction coefficient ug pressure loss nagpakita nga (45° helix anggulo ug 90°) kainit exchanger gasto tulo ka pilo nga mas taas pa kay sa conventional tubo.Dugang pa, sa diha nga ang nagtrabaho fluid moagos sa usa ka mas taas nga speed, ang coefficient sa friction mikunhod.Ang problema mitungha tungod kay ang Reynolds gidaghanon sa pagtaas, ang gibag-on sa utlanan layer mikunhod, nga mosangpot sa usa ka pagkunhod sa epekto sa dinamikong viscosity sa apektado nga dapit, usa ka pagkunhod sa velocity gradients ug shear stresses ug, sa ingon, sa usa ka pagkunhod sa coefficient sa friction21.Ang gipaayo nga epekto sa pag-block tungod sa presensya sa TT ug ang pagtaas sa swirl nagresulta sa labi ka taas nga pagkawala sa presyur alang sa mga heterogenous nga TT pipe kaysa sa mga base pipe.Dugang pa, alang sa base pipe ug sa TT pipe, makita nga ang pressure drop nagdugang sa katulin sa nagtrabaho fluid43.
Coefficient of friction (45° ug 90° helix angle) versus Reynolds number para sa lain-laing nanofluids kumpara sa conventional tubes.
Ang pagkawala sa presyur (45 ° ug 90 ° helix angle) ingon usa ka function sa numero sa Reynolds alang sa lainlaing mga nanofluid nga may kalabotan sa usa ka naandan nga tubo.
Sa katingbanan, ang Figure 15 nagpakita sa performance evaluation criteria (PEC) para sa heat exchangers nga adunay 45° ug 90° nga mga anggulo kon itandi sa plain tubes (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) sa (0.025 wt.%, 0.05 wt.% ug 0.1 wt.%) gamit ang DV, (VNP-SDBS@DV) ug covalent (VNP-COOH@DV) nanofluids.Ang bili (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 sa duha ka kaso (45° ug 90° helix angle) sa heat exchanger.Dugang pa, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) nakaabot sa kinamaayohang bili niini sa Re = 11,000.Ang 90° heat exchanger nagpakita ug gamay nga pagtaas sa (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) kumpara sa 45° heat exchanger., Sa Re = 11,000 0.1 wt%-GNPs@SDBS nagrepresentar sa mas taas nga (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) nga mga bili, eg 1.25 para sa 45° heat exchanger corner ug 1.27 para sa 90° corner heat exchanger.Kini labaw pa sa usa sa tanan nga mga porsyento sa mass fraction, nga nagpakita nga ang mga tubo nga adunay twisted tape inserts mas labaw sa naandan nga mga tubo.Talagsaon, ang gipaayo nga pagbalhin sa kainit nga gihatag sa mga pagsal-ot sa tape miresulta sa usa ka hinungdanon nga pagtaas sa pagkawala sa friction22.
Efficiency criteria alang sa Reynolds nga gidaghanon sa nagkalain-laing nanofluids nga may kalabutan sa conventional tubes (45 ° ug 90 ° helix angle).
Ang Appendix A nagpakita sa mga streamline alang sa 45 ° ug 90 ° heat exchangers sa Re = 7000 gamit ang DW, 0.1 wt% -GNP-SDBS@DW ug 0.1 wt% -GNP-COOH@DW.Ang mga streamline sa transverse plane mao ang labing katingad-an nga bahin sa epekto sa twisted ribbon inserts sa main flow.Ang paggamit sa 45 ° ug 90 ° heat exchangers nagpakita nga ang tulin sa duol nga kuta nga rehiyon halos parehas.Samtang, ang Appendix B nagpakita sa tulin nga mga contours alang sa 45 ° ug 90 ° heat exchangers sa Re = 7000 gamit ang DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW ug 0.1 wt%-GNP-COOH@DW.Ang velocity loops anaa sa tulo ka lain-laing mga lokasyon (mga hiwa), pananglitan, Plain-1 (P1 = -30mm), Plain-4 (P4 = 60mm) ug Plain-7 (P7 = 150mm).Ang katulin sa pag-agos duol sa bungbong sa tubo mao ang pinakaubos ug ang katulin sa fluid mosaka paingon sa sentro sa tubo.Dugang pa, kung moagi sa air duct, ang lugar nga adunay ubos nga tulin nga duol sa dingding nagdugang.Kini tungod sa pagtubo sa hydrodynamic boundary layer, nga nagdugang sa gibag-on sa low-velocity nga rehiyon duol sa bungbong.Dugang pa, ang pagdugang sa numero sa Reynolds nagdugang sa kinatibuk-ang lebel sa tulin sa tanan nga mga cross section, sa ingon nagpamenos sa gibag-on sa ubos nga tulin nga rehiyon sa channel39.
Ang covalently ug non-covalently functionalized graphene nanosheets gisusi sa twisted tape inserts nga adunay helix nga mga anggulo nga 45° ug 90°.Ang heat exchanger kay numerically solved gamit ang SST k-omega turbulence model sa 7000 ≤ Re ≤ 17000. Ang thermophysical properties gikalkulo sa Tin = 308 K. Dungan nga init ang twisted tube wall sa kanunay nga temperatura nga 330 K. COOH@DV) lasaw sa tulo ka masa nga kantidad, pananglitan (0.025 wt.%, 0.05 wt.% ug 0.1 wt.%).Ang kasamtangan nga pagtuon nagkonsiderar sa unom ka nag-unang mga hinungdan: outlet temperatura, heat transfer coefficient, average Nusselt nga numero, coefficient sa friction, pressure pagkawala, ug performance evaluation criteria.Ania ang mga nag-unang nahibal-an:
Ang kasagarang temperatura sa outlet (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) kanunay nga ubos sa 1, nga nagpasabot nga non-spread Ang outlet nga temperatura sa valence (ZNP-SDBS@DV) ug covalent (ZNP-COOH@DV) nanofluids mas ubos kay sa base liquid.Samtang, ang average nga temperatura sa outlet (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) value > 1, nga nagpakita sa kamatuoran nga (45 ° ug 90 ° helix anggulo) ang outlet temperatura mao ang mas taas kay sa conventional tubo.
Sa duha nga mga kaso, ang kasagaran nga mga kantidad sa mga kabtangan sa pagbalhin sa kainit (nanofluid / base fluid) ug (twisted tube / normal nga tubo) kanunay nga nagpakita> 1.Ang non-covalent (GNPs-SDBS@DW) nanofluids nagpakita sa mas taas nga average nga pagtaas sa heat transfer, nga katumbas sa covalent (GNPs-COOH@DW) nanofluids.
Ang kasagaran nga friction coefficient (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) sa non-covalent (VNP-SDBS@DW) ug covalent (VNP-COOH@DW) nanofluids kanunay ≈1 .friction sa non-covalent (ZNP-SDBS@DV) ug covalent (ZNP-COOH@DV) nanofluids (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) para kanunay > 3.
Sa duha ka kaso (45° ug 90° helix angle), ang nanofluids (GNPs-SDBS@DW) nagpakita nga mas taas (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0.025 wt .% para sa 2.04%, 0.05 wt.% para sa 2.46% ug 0.1 wt.% para sa 3.44%.Samtang, ang (GNPs-COOH@DW) nanofluids nagpakita nga mas ubos (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) gikan sa 1.31% alang sa 0.025 wt.% ngadto sa 1.65% kay 0.05 % sa gibug-aton.Dugang pa, ang kasagarang pagkawala sa presyur (\({\ Delta P}_{Twisted}/{\ Delta P}_{Plain}\) sa non-covalent (GNPs-SDBS@DW) ug covalent (GNPs-COOH@DW ))) nanofluids kanunay >3.
Sa duha ka kaso (45° ug 90° helix angles), ang nanofluids (GNPs-SDBS@DW) nagpakita ug mas taas (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW value) , pananglitan 0.025 wt.% – 1.17, 0.05 wt.% – 1.19, 0.1 wt.% – 1.26.Niini nga kaso, ang mga bili sa (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) gamit ang (GNPs-COOH@DW) nanofluids kay 1.02 para sa 0.025 wt.%, 1.05 para sa 0 , 05 wt.% ug 1.02 kay 0.1% sa gibug-aton.Dugang pa, sa Re = 11,000, 0.1 wt%-GNPs@SDBS nagpakita sa mas taas nga mga bili (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), sama sa 1.25 para sa 45° helix angle ug 90° helix anggulo 1.27.
Thianpong, C. et al.Multi-purpose optimization sa nanofluid titanium dioxide/water flow sa heat exchanger, gipalambo pinaagi sa twisted tape inserts nga adunay delta wings.sulod J. Mainit.ang siyensya.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG ug Jawaerde, C. Eksperimental nga pagtuon sa non-Newtonian fluid flow sa bellows nga gisal-ot sa tipikal ug V-shaped twisted tapes.Heat ug Mass Transfer 55, 937–951 (2019).
Dong, X. ug uban pa.Eksperimento nga pagtuon sa mga kinaiya sa pagbalhin sa kainit ug pagsukol sa dagan sa usa ka spiral-twisted tubular heat exchanger [J].Temperatura sa aplikasyon.proyekto.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS Gipauswag nga pagbalhin sa kainit sa gubot nga agianan sa agianan nga adunay oblique separating fins.topikal nga panukiduki.temperatura.proyekto.3, 1–10 (2014).
Oras sa pag-post: Mar-17-2023