304 स्टेनलेस स्टील कॉइल केलेले ट्युबिंग रासायनिक घटक, टर्ब्युलेटरसह सुसज्ज गोल ट्यूबमध्ये सहसंयोजक आणि गैर-सहसंयोजक कार्यक्षम ग्राफीन नॅनोशीट्सचे थर्मोडायनामिक विश्लेषण

Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझर आवृत्ती वापरत आहात.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट दर्शवतो.
प्रति स्लाइड तीन लेख दर्शवणारे स्लाइडर.स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा प्रत्येक स्लाइडमधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइड कंट्रोलर बटणे वापरा.

चीनमध्ये 304 10*1mm स्टेनलेस स्टील कॉइल केलेले ट्यूबिंग

आकार: 3/4 इंच, 1/2 इंच, 1 इंच, 3 इंच, 2 इंच

युनिट पाईपची लांबी: 6 मीटर

स्टील ग्रेड: 201, 304 आणि 316

ग्रेड: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,

साहित्य: स्टेनलेस स्टील

अट: नवीन

45° आणि 90° च्या हेलिक्स कोनांसह ट्विस्टेड टेप इन्सर्टसह सुसज्ज गोल ट्यूबमध्ये सहसंयोजक आणि नॉन-कॉव्हॅलेंट नॅनोफ्लुइड्सची चाचणी घेण्यात आली.रेनॉल्ड्सची संख्या 7000 ≤ Re ≤ 17000 होती, थर्मोफिजिकल गुणधर्मांचे 308 K वर मूल्यमापन केले गेले. भौतिक मॉडेल दोन-पॅरामीटर अशांत व्हिस्कोसिटी मॉडेल (SST k-ओमेगा टर्ब्युलेन्स) वापरून संख्यात्मकरित्या सोडवले जाते.कामामध्ये ZNP-SDBS@DV आणि ZNP-COOH@DV या नॅनोफ्लुइड्सची सांद्रता (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, आणि 0.1 wt.%) विचारात घेण्यात आली.ट्विस्टेड ट्यूबच्या भिंती 330 K च्या स्थिर तापमानात गरम केल्या जातात. सध्याच्या अभ्यासात सहा पॅरामीटर्सचा विचार केला गेला: आउटलेट तापमान, उष्णता हस्तांतरण गुणांक, सरासरी नसेल्ट संख्या, घर्षण गुणांक, दाब कमी होणे आणि कार्यप्रदर्शन मूल्यमापन निकष.दोन्ही प्रकरणांमध्ये (हेलिक्स कोन 45° आणि 90°), ZNP-SDBS@DV नॅनोफ्लुइडने ZNP-COOH@DV पेक्षा जास्त थर्मल-हायड्रॉलिक वैशिष्ट्ये दर्शविली आणि ते वाढत्या वस्तुमान अंशाने वाढले, उदाहरणार्थ, 0.025 wt., आणि 0.05 wt.1.19 आहे.% आणि 1.26 – 0.1 wt.%.दोन्ही प्रकरणांमध्ये (हेलिक्स कोन 45° आणि 90°), GNP-COOH@DW वापरताना थर्मोडायनामिक वैशिष्ट्यांची मूल्ये 0.025% wt साठी 1.02, 0.05% wt साठी 1.05 आहेत.आणि 0.1% wt साठी 1.02.
हीट एक्सचेंजर हे थर्मोडायनामिक यंत्र 1 आहे जे कूलिंग आणि हीटिंग ऑपरेशन्स दरम्यान उष्णता हस्तांतरित करण्यासाठी वापरले जाते.उष्णता एक्सचेंजरचे थर्मल-हायड्रॉलिक गुणधर्म उष्णता हस्तांतरण गुणांक सुधारतात आणि कार्यरत द्रवपदार्थाचा प्रतिकार कमी करतात.उष्मा हस्तांतरण सुधारण्यासाठी अनेक पद्धती विकसित केल्या गेल्या आहेत, ज्यामध्ये क्षोभ वाढवणारे 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 आणि nanofluids 12,13,14,15 यांचा समावेश आहे.ट्विस्टेड टेप इन्सर्टेशन हीट एक्स्चेंजर्समध्ये उष्णतेचे हस्तांतरण सुधारण्यासाठी सर्वात यशस्वी पद्धतींपैकी एक आहे कारण त्याची देखभाल करणे आणि कमी किमतीत7,16.
प्रायोगिक आणि संगणकीय अभ्यासाच्या मालिकेत, नॅनोफ्लुइड्स आणि ट्विस्टेड टेप इन्सर्टसह उष्मा एक्सचेंजर्सच्या मिश्रणाच्या हायड्रोथर्मल गुणधर्मांचा अभ्यास केला गेला.एका प्रायोगिक कार्यात, तीन वेगवेगळ्या धातूच्या नॅनोफ्लुइड्स (Ag@DW, Fe@DW आणि Cu@DW) च्या हायड्रोथर्मल गुणधर्मांचा अभ्यास सुई ट्विस्टेड टेप (STT) हीट एक्सचेंजर17 मध्ये करण्यात आला.बेस पाईपच्या तुलनेत, STT चे उष्णता हस्तांतरण गुणांक 11% आणि 67% ने सुधारले आहे.α = β = 0.33 पॅरामीटरसह कार्यक्षमतेच्या दृष्टीने आर्थिक दृष्टिकोनातून SST लेआउट सर्वोत्तम आहे.याव्यतिरिक्त, Ag@DW सह n मध्ये 18.2% वाढ दिसून आली, जरी दबाव कमी होण्यामध्ये कमाल वाढ केवळ 8.5% होती.कॉइल केलेल्या टर्ब्युलेटर्ससह आणि त्याशिवाय एकाग्र पाईप्समध्ये उष्णता हस्तांतरण आणि दबाव कमी होण्याच्या भौतिक प्रक्रियांचा अभ्यास सक्तीच्या संवहनासह Al2O3@DW नॅनोफ्लुइडच्या अशांत प्रवाह वापरून केला गेला.कॉइल पिच = 25 मिमी आणि Al2O3@DW nanofluid 1.6 vol.% असताना कमाल सरासरी Nusselt संख्या (Nuavg) आणि दाब कमी होणे Re = 20,000 वर दिसून येते.ग्रेफिन ऑक्साईड नॅनोफ्ल्युइड्स (GO@DW) च्या जवळजवळ वर्तुळाकार नळ्यांमधून डब्ल्यूसी इन्सर्टसह वाहणारे उष्णता हस्तांतरण आणि दबाव कमी करण्याच्या वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करण्यासाठी प्रयोगशाळा अभ्यास देखील आयोजित केला गेला आहे.परिणामांनी दर्शविले की 0.12 व्हॉल%-GO@DW ने संवहनी उष्णता हस्तांतरण गुणांक सुमारे 77% वाढविला.दुस-या प्रायोगिक अभ्यासात, नॅनोफ्लुइड्स (TiO2@DW) ट्विस्टेड टेप इन्सर्ट २० सह बसवलेल्या डिंपल्ड ट्यूबच्या थर्मल-हायड्रॉलिक वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करण्यासाठी विकसित केले गेले.1.258 ची कमाल हायड्रोथर्मल कार्यक्षमता 0.15 vol%-TiO2@DW वापरून 3.0 च्या ट्विस्ट फॅक्टरसह 45° कलते शाफ्टमध्ये एम्बेड केलेली आहे.सिंगल-फेज आणि टू-फेज (हायब्रीड) सिम्युलेशन मॉडेल्स विविध घन पदार्थांच्या एकाग्रतेवर CuO@DW नॅनोफ्लुइड्सचा प्रवाह आणि उष्णता हस्तांतरण लक्षात घेतात (1–4% व्हॉल्यूम%)21.एका ट्विस्टेड टेपने घातलेल्या ट्यूबची कमाल थर्मल कार्यक्षमता 2.18 आहे आणि त्याच परिस्थितीत दोन वळणा-या टेपसह घातलेली ट्यूब 2.04 आहे (टू-फेज मॉडेल, Re = 36,000 आणि 4 व्हॉल्यूम%).नॉन-न्यूटोनियन अशांत नॅनोफ्लुइड प्रवाहाचा कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज (CMC) आणि कॉपर ऑक्साईड (CuO) मुख्य पाईप्स आणि पाईप्समध्ये मुरलेल्या इन्सर्टसह अभ्यास केला गेला आहे.Nuavg 16.1% (मुख्य पाइपलाइनसाठी) आणि 60% (कोइल केलेल्या पाइपलाइनसाठी (H/D = 5) च्या गुणोत्तरासह) सुधारणा दर्शवते.साधारणपणे, कमी वळण-ते-रिबन गुणोत्तरामुळे घर्षण गुणांक जास्त होतो.एका प्रायोगिक अभ्यासात, CuO@DW nanofluids वापरून उष्मा हस्तांतरण आणि घर्षण गुणांकाच्या गुणधर्मांवर ट्विस्टेड टेप (TT) आणि कॉइल्स (VC) सह पाईप्सच्या प्रभावाचा अभ्यास केला गेला.0.3 व्हॉल्यूम वापरणे.%-CuO@DW at Re = 20,000 VK-2 पाईपमधील उष्णता हस्तांतरण 44.45% च्या कमाल मूल्यापर्यंत वाढवणे शक्य करते.या व्यतिरिक्त, ट्विस्टेड पेअर केबल वापरताना आणि समान सीमा परिस्थितीत कॉइल इन्सर्ट करताना, DW च्या तुलनेत घर्षण गुणांक 1.17 आणि 1.19 च्या घटकांनी वाढते.सर्वसाधारणपणे, कॉइलमध्ये घातलेल्या नॅनोफ्लुइड्सची थर्मल कार्यक्षमता अडकलेल्या तारांमध्ये घातलेल्या नॅनोफ्लुइड्सपेक्षा चांगली असते.एका अशांत (MWCNT@DW) नॅनोफ्लुइड प्रवाहाच्या व्हॉल्यूमेट्रिक वैशिष्ट्याचा सर्पिल वायरमध्ये घातलेल्या क्षैतिज ट्यूबमध्ये अभ्यास केला गेला.सर्व प्रकरणांसाठी थर्मल परफॉर्मन्स पॅरामीटर्स > 1 होते, हे दर्शविते की कॉइल इन्सर्टसह नॅनोफ्लुइडिक्सचे संयोजन पंप पॉवरचा वापर न करता उष्णता हस्तांतरण सुधारते.गोषवारा—सुधारित ट्विस्टेड-ट्विस्टेड व्ही-आकाराच्या टेपने (व्हीसीटीटी) बनवलेल्या विविध इन्सर्टसह दोन-पाईप हीट एक्सचेंजरच्या हायड्रोथर्मल वैशिष्ट्यांचा अभ्यास Al2O3 + TiO2@DW नॅनोफ्लुइडच्या अशांत प्रवाहाच्या परिस्थितीत केला गेला आहे.बेस ट्यूबमधील DW च्या तुलनेत, Nuavg मध्ये 132% ची लक्षणीय सुधारणा आणि 55% पर्यंत घर्षण गुणांक आहे.याव्यतिरिक्त, दोन-पाईप हीट एक्सचेंजर 26 मधील Al2O3+TiO2@DW नॅनोकॉम्पोझिटच्या ऊर्जा कार्यक्षमतेवर चर्चा करण्यात आली.त्यांच्या अभ्यासात, त्यांना असे आढळून आले की Al2O3 + TiO2@DW आणि TT च्या वापराने DW च्या तुलनेत व्यायाम कार्यक्षमता सुधारली.व्हीसीटीटी टर्ब्युलेटर्ससह एकाग्र ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर्समध्ये, सिंग आणि सरकार27 यांनी फेज चेंज मटेरियल (पीसीएम), विखुरलेले सिंगल/नॅनोकॉम्पोझिट नॅनोफ्लुइड्स (पीसीएम आणि अल2ओ3 + पीसीएमसह Al2O3@DW) वापरले.त्यांनी नोंदवले की वळण गुणांक कमी झाल्यामुळे आणि नॅनोपार्टिकल एकाग्रता वाढते म्हणून उष्णता हस्तांतरण आणि दाब कमी होते.मोठा व्ही-नॉच खोली घटक किंवा लहान रुंदीचा घटक जास्त उष्णता हस्तांतरण आणि दाब कमी करू शकतो.याव्यतिरिक्त, 2-TT28 इन्सर्टसह ट्यूबमध्ये उष्णता, घर्षण आणि एकूण एंट्रॉपी निर्मिती दर तपासण्यासाठी ग्राफीन-प्लॅटिनम (Gr-Pt) वापरला गेला आहे.त्यांच्या अभ्यासात असे दिसून आले आहे की (Gr-Pt) च्या कमी टक्केवारीने तुलनेने उच्च घर्षणात्मक एन्ट्रॉपी विकासाच्या तुलनेत उष्णता एन्ट्रॉपी निर्मिती लक्षणीयरीत्या कमी केली.मिश्रित Al2O3@MgO nanofluids आणि शंकूच्या आकाराचे WC हे चांगले मिश्रण मानले जाऊ शकते, कारण वाढलेले गुणोत्तर (h/Δp) दोन-ट्यूब हीट एक्सचेंजर 29 चे हायड्रोथर्मल कार्यप्रदर्शन सुधारू शकते.DW30 मध्ये निलंबित केलेल्या विविध तीन-भाग संकरित नॅनोफ्लुइड्स (THNF) (Al2O3 + graphene + MWCNT) सह हीट एक्सचेंजर्सच्या ऊर्जा-बचत आणि पर्यावरणीय कामगिरीचे मूल्यमापन करण्यासाठी संख्यात्मक मॉडेल वापरले जाते.1.42–2.35 च्या श्रेणीतील त्याच्या कार्यप्रदर्शन मूल्यमापन निकषामुळे (PEC) डिप्रेस्ड ट्विस्टेड टर्ब्युलायझर इन्सर्ट (DTTI) आणि (Al2O3 + Graphene + MWCNT) चे संयोजन आवश्यक आहे.
आत्तापर्यंत, थर्मल फ्लुइड्समधील हायड्रोडायनामिक प्रवाहामध्ये सहसंयोजक आणि गैर-सहसंयोजक कार्यशीलतेच्या भूमिकेकडे थोडेसे लक्ष दिले गेले आहे.या अभ्यासाचा विशिष्ट उद्देश नॅनोफ्लुइड्स (ZNP-SDBS@DV) आणि (ZNP-COOH@DV) च्या थर्मल-हायड्रॉलिक वैशिष्ट्यांची 45° आणि 90° च्या हेलिक्स कोनांसह ट्विस्टेड टेप इन्सर्टमध्ये तुलना करणे हा होता.थर्मोफिजिकल गुणधर्म Tin = 308 K वर मोजले गेले. या प्रकरणात, तीन वस्तुमान अपूर्णांक तुलना प्रक्रियेत विचारात घेतले गेले, जसे की (0.025 wt.%, 0.05 wt.% आणि 0.1 wt.%).थर्मल-हायड्रॉलिक वैशिष्ट्यांचे निराकरण करण्यासाठी 3D टर्ब्युलंट फ्लो मॉडेल (SST k-ω) मधील शिअर स्ट्रेस ट्रान्सफरचा वापर केला जातो.अशाप्रकारे, हा अभ्यास सकारात्मक गुणधर्म (उष्णता हस्तांतरण) आणि नकारात्मक गुणधर्म (घर्षणावरील दबाव ड्रॉप) च्या अभ्यासात महत्त्वपूर्ण योगदान देतो, अशा अभियांत्रिकी प्रणालींमध्ये थर्मल-हायड्रॉलिक वैशिष्ट्ये आणि वास्तविक कार्यरत द्रवांचे ऑप्टिमायझेशन प्रदर्शित करतो.
मूळ कॉन्फिगरेशन एक गुळगुळीत पाईप आहे (L = 900 मिमी आणि Dh = 20 मिमी).वळवलेले टेपचे परिमाण (लांबी = 20 मिमी, जाडी = 0.5 मिमी, प्रोफाइल = 30 मिमी) घातले.या प्रकरणात, सर्पिल प्रोफाइलची लांबी, रुंदी आणि स्ट्रोक अनुक्रमे 20 मिमी, 0.5 मिमी आणि 30 मिमी होते.ट्विस्टेड टेप 45° आणि 90° वर झुकलेले असतात.विविध कार्यरत द्रव जसे की DW, नॉन-कॉव्हॅलेंट नॅनोफ्लुइड्स (GNF-SDBS@DW) आणि covalent nanofluids (GNF-COOH@DW) टिन = 308 K वर, तीन भिन्न वस्तुमान एकाग्रता आणि भिन्न रेनॉल्ड्स संख्या.हीट एक्सचेंजरमध्ये चाचण्या केल्या गेल्या.उष्णता हस्तांतरण सुधारण्यासाठी पॅरामीटर्स तपासण्यासाठी सर्पिल ट्यूबची बाह्य भिंत 330 K च्या स्थिर पृष्ठभागाच्या तापमानात गरम केली गेली.
अंजीर वर.1 योजनाबद्धपणे लागू सीमा परिस्थिती आणि जाळीदार क्षेत्रासह एक वळण असलेली टेप इन्सर्टेशन ट्यूब दर्शवते.आधी सांगितल्याप्रमाणे, हेलिक्सच्या इनलेट आणि आउटलेट भागांवर वेग आणि दाब सीमा शर्ती लागू होतात.स्थिर पृष्ठभागाच्या तपमानावर, पाईपच्या भिंतीवर एक नॉन-स्लिप स्थिती लादली जाते.वर्तमान संख्यात्मक सिम्युलेशन दबाव-आधारित उपाय वापरते.त्याच वेळी, मर्यादित खंड पद्धत (FMM) वापरून आंशिक विभेदक समीकरण (PDE) बीजगणितीय समीकरणांच्या प्रणालीमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी प्रोग्राम (ANSYS FLUENT 2020R1) वापरला जातो.दुसरी-ऑर्डर SIMPLE पद्धत (अनुक्रमिक दाब-आश्रित समीकरणांसाठी अर्ध-अव्यक्त पद्धत) वेग-दाबाशी संबंधित आहे.वस्तुमान, संवेग आणि ऊर्जा समीकरणांसाठी अवशेषांचे अभिसरण अनुक्रमे 103 आणि 106 पेक्षा कमी आहे यावर जोर दिला पाहिजे.
p भौतिक आणि संगणकीय डोमेनचे आकृती: (a) हेलिक्स कोन 90°, (b) हेलिक्स एंगल 45°, (c) कोणतेही हेलिकल ब्लेड नाही.
नॅनोफ्लुइड्सचे गुणधर्म स्पष्ट करण्यासाठी एकसंध मॉडेल वापरले जाते.बेस फ्लुइड (DW) मध्ये नॅनोमटेरियल्सचा समावेश केल्याने, उत्कृष्ट थर्मल गुणधर्मांसह एक सतत द्रव तयार होतो.या संदर्भात, बेस फ्लुइड आणि नॅनोमटेरियलचे तापमान आणि वेग समान मूल्य आहे.वरील सिद्धांत आणि गृहितकांमुळे, या अभ्यासात कार्यक्षम सिंगल-फेज प्रवाह कार्य करतो.अनेक अभ्यासांनी नॅनोफ्लुइडिक प्रवाह 31,32 साठी सिंगल-फेज तंत्रांची प्रभावीता आणि लागूता दर्शविली आहे.
नॅनोफ्लुइड्सचा प्रवाह न्यूटोनियन अशांत, दाबून न येणारा आणि स्थिर असावा.कॉम्प्रेशन वर्क आणि व्हिस्कस हीटिंग या अभ्यासात अप्रासंगिक आहेत.याव्यतिरिक्त, पाईपच्या आतील आणि बाहेरील भिंतींची जाडी विचारात घेतली जात नाही.म्हणून, थर्मल मॉडेल परिभाषित करणारे वस्तुमान, गती आणि ऊर्जा संवर्धन समीकरण खालीलप्रमाणे व्यक्त केले जाऊ शकते:
जेथे \(\overrightarrow{V}\) सरासरी वेग वेक्टर आहे, Keff = K + Kt सहसंयोजक आणि नॉन-कॉव्हॅलेंट नॅनोफ्लुइड्सची प्रभावी थर्मल चालकता आहे आणि ε हा ऊर्जा अपव्यय दर आहे.नॅनोफ्लुइड्सचे प्रभावी थर्मोफिजिकल गुणधर्म, ज्यामध्ये घनता (ρ), चिकटपणा (μ), विशिष्ट उष्णता क्षमता (Cp) आणि औष्णिक चालकता (k) यांचा समावेश आहे, ते टेबलमध्ये दर्शविलेले, 308 K1 तापमानात प्रायोगिक अभ्यासादरम्यान मोजले गेले. या सिम्युलेटरमध्ये.
रेनॉल्ड्स क्रमांक 7000 ≤ Re ≤ 17000 वर पारंपारिक आणि TT ट्यूबमध्ये अशांत नॅनोफ्ल्यूइड प्रवाहाचे संख्यात्मक सिम्युलेशन केले गेले. या सिम्युलेशन आणि संवहनी उष्णता हस्तांतरण गुणांकांचे विश्लेषण मेंटॉरच्या κ-ω टर्ब्युलेन्स मॉडेल ओव्हर रीनॉल्ड्स ट्रान्सफर स्ट्रेस ऑफ रीनॉल्ड्सच्या सरासरीने केले गेले. मॉडेल Navier-Stokes, सामान्यतः वायुगतिकीय संशोधनात वापरले जाते.याव्यतिरिक्त, मॉडेल भिंतीच्या कार्याशिवाय कार्य करते आणि भिंती 35,36 जवळ अचूक आहे.(SST) κ-ω टर्ब्युलेन्स मॉडेलची शासित समीकरणे खालीलप्रमाणे आहेत:
जेथे \(S\) हे स्ट्रेन रेटचे मूल्य आहे आणि \(y\) हे समीप पृष्ठभागावरील अंतर आहे.दरम्यान, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) आणि \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) सर्व मॉडेल स्थिरांक दर्शवतात.F1 आणि F2 मिश्रित कार्ये आहेत.टीप: सीमा स्तरामध्ये F1 = 1, येणार्‍या प्रवाहात 0.
कार्यप्रदर्शन मूल्यमापन मापदंडांचा वापर अशांत संवहनी उष्णता हस्तांतरण, सहसंयोजक आणि नॉन-सहसंयोजक नॅनोफ्लुइड प्रवाहाचा अभ्यास करण्यासाठी केला जातो, उदाहरणार्थ31:
या संदर्भात, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) आणि (\(\mu\)) घनता, द्रव वेग यासाठी वापरले जातात , हायड्रॉलिक व्यास आणि डायनॅमिक व्हिस्कोसिटी.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - विशिष्ट उष्णता क्षमता आणि वाहत्या द्रवाची थर्मल चालकता.तसेच, (\(\dot{m}\)) वस्तुमान प्रवाहाचा संदर्भ देते, आणि (\({T}_{out}-{T}_{in}\)) इनलेट आणि आउटलेट तापमानातील फरकाचा संदर्भ देते.(NFs) सहसंयोजक, नॉन-कॉव्हॅलेंट नॅनोफ्लुइड्स आणि (DW) म्हणजे डिस्टिल्ड वॉटर (बेस फ्लुइड) चा संदर्भ देते.\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in) }\right)}{2}\) आणि \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
बेस फ्लुइड (DW), नॉन-कॉव्हॅलेंट नॅनोफ्लुइड (GNF-SDBS@DW), आणि covalent nanofluid (GNF-COOH@DW) चे थर्मोफिजिकल गुणधर्म प्रकाशित साहित्यातून (प्रायोगिक अभ्यास), Sn = 308 K, म्हणून घेतले गेले. तक्ता 134 मध्ये दर्शविलेले आहे. ज्ञात वस्तुमान टक्केवारीसह नॉन-कॉव्हॅलेंट (GNP-SDBS@DW) नॅनोफ्लुइड मिळविण्याच्या एका प्रयोगात, प्राथमिक GNP चे काही ग्रॅम सुरुवातीला डिजिटल बॅलन्सवर वजन केले गेले.SDBS/नेटिव्ह GNP चे वजन प्रमाण (0.5:1) DW मध्ये वेट केलेले आहे.या प्रकरणात, सहसंयोजक (COOH-GNP@DW) नॅनोफ्लुइड्स HNO3 आणि H2SO4 च्या व्हॉल्यूम गुणोत्तर (1:3) सह जोरदार अम्लीय माध्यम वापरून GNP च्या पृष्ठभागावर कार्बोक्सिल गट जोडून संश्लेषित केले गेले.सहसंयोजक आणि नॉन-कोव्हॅलेंट नॅनोफ्लुइड्स DW मध्ये 0.025 wt%, 0.05 wt% सारख्या तीन वेगवेगळ्या वजनाच्या टक्केवारीवर निलंबित केले गेले.आणि वस्तुमानाच्या 0.1%.
जाळीच्या आकाराचा सिम्युलेशनवर परिणाम होत नाही याची खात्री करण्यासाठी चार वेगवेगळ्या संगणकीय डोमेनमध्ये मेष स्वतंत्रता चाचण्या केल्या गेल्या.45° टॉर्शन पाईपच्या बाबतीत, युनिट आकार 1.75 मिमी असलेल्या युनिटची संख्या 249,033 आहे, एकक आकार 2 मिमी असलेल्या युनिटची संख्या 307,969 आहे, 2.25 मिमी आकाराच्या युनिटची संख्या 421,406 आहे आणि युनिटची संख्या आहे. अनुक्रमे 2.5 मिमी 564 940 युनिट आकारासह.या व्यतिरिक्त, 90° ट्विस्टेड पाईपच्या उदाहरणामध्ये, 1.75 मिमी घटक आकार असलेल्या घटकांची संख्या 245,531 आहे, 2 मिमी घटक आकार असलेल्या घटकांची संख्या 311,584 आहे, 2.25 मिमी घटक आकार असलेल्या घटकांची संख्या आहे. 422,708, आणि 2.5 मिमीच्या घटक आकारासह घटकांची संख्या अनुक्रमे 573,826 आहे.(Tout, htc, आणि Nuavg) सारख्या थर्मल प्रॉपर्टी रीडिंगची अचूकता घटकांची संख्या कमी झाल्यामुळे वाढते.त्याच वेळी, घर्षण गुणांक आणि दाब ड्रॉपच्या मूल्यांच्या अचूकतेने पूर्णपणे भिन्न वर्तन दर्शवले (चित्र 2).सिम्युलेटेड केसमध्ये थर्मल-हायड्रॉलिक वैशिष्ट्यांचे मूल्यमापन करण्यासाठी ग्रिड (2) मुख्य ग्रीड क्षेत्र म्हणून वापरले गेले.
45° आणि 90° वर फिरवलेल्या DW ट्यूबच्या जोड्या वापरून स्वतंत्रपणे उष्णता हस्तांतरण आणि प्रेशर ड्रॉप कामगिरीची चाचणी करणे.
डिट्टस-बेल्टर, पेटुखोव्ह, ग्नेलिंस्की, नॉटर-रोऊस आणि ब्लासियस यांसारख्या ज्ञात अनुभवजन्य सहसंबंध आणि समीकरणांचा वापर करून सध्याचे संख्यात्मक परिणाम उष्णता हस्तांतरण कार्यप्रदर्शन आणि घर्षण गुणांकासाठी प्रमाणित केले गेले आहेत.तुलना 7000≤Re≤17000 अटी अंतर्गत केली गेली.अंजीर नुसार.3, सिम्युलेशन परिणाम आणि उष्णता हस्तांतरण समीकरण यांच्यातील सरासरी आणि कमाल त्रुटी 4.050 आणि 5.490% (डिटस-बेल्टर), 9.736 आणि 11.33% (पेटुखोव्ह), 4.007 आणि 7.483% (ग्नेलिंस्की), आणि 3.883% आणि 3.883% (3.49%) आहेत. नॉट-बेल्टर).गुलाब).या प्रकरणात, सिम्युलेशन परिणाम आणि घर्षण गुणांक समीकरण यांच्यातील सरासरी आणि कमाल त्रुटी अनुक्रमे 7.346% आणि 8.039% (ब्लासियस) आणि 8.117% आणि 9.002% (पेटुखोव्ह) आहेत.
संख्यात्मक गणना आणि अनुभवजन्य सहसंबंध वापरून रेनॉल्ड्सच्या विविध क्रमांकांवर DW चे उष्णता हस्तांतरण आणि हायड्रोडायनामिक गुणधर्म.
हा विभाग नॉन-कॉव्हॅलेंट (LNP-SDBS) आणि सहसंयोजक (LNP-COOH) जलीय नॅनोफ्लुइड्सच्या थर्मल गुणधर्मांवर तीन वेगवेगळ्या वस्तुमान अपूर्णांकांवर आणि रेनॉल्ड्सच्या संख्येवर बेस फ्लुइड (DW) च्या तुलनेत सरासरी म्हणून चर्चा करतो.7000 ≤ Re ≤ 17000 साठी कॉइल केलेल्या बेल्ट हीट एक्सचेंजर्सच्या दोन भूमिती (हेलिक्स कोन 45° आणि 90°) चर्चा केल्या आहेत. अंजीर मध्ये.4 नॅनोफ्लुइडच्या बेस फ्लुइड (DW) मध्ये बाहेर पडताना सरासरी तापमान दाखवते (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}}}} DW } } \) ) येथे (0.025% wt., 0.05% wt. आणि 0.1% wt.)(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) नेहमी 1 पेक्षा कमी असतो, याचा अर्थ आउटलेट तापमान सहसंयोजक नसलेले (VNP-SDBS) आणि सहसंयोजक (VNP-COOH) नॅनोफ्लुइड्स बेस लिक्विडच्या आउटलेटच्या तापमानापेक्षा कमी असतात.सर्वात कमी आणि सर्वोच्च कपात अनुक्रमे 0.1 wt%-COOH@GNPs आणि 0.1 wt%-SDBS@GNPs होती.ही घटना रेनॉल्ड्सच्या संख्येत स्थिर वस्तुमान अपूर्णांकात वाढ झाल्यामुळे आहे, ज्यामुळे नॅनोफ्लुइडच्या गुणधर्मांमध्ये बदल होतो (म्हणजेच घनता आणि डायनॅमिक स्निग्धता).
आकडे 5 आणि 6 (0.025 wt.%, 0.05 wt.% आणि 0.1 wt.%) वर नॅनोफ्लुइड ते बेस फ्लुइड (DW) ची सरासरी उष्णता हस्तांतरण वैशिष्ट्ये दर्शवतात.सरासरी उष्णता हस्तांतरण गुणधर्म नेहमी 1 पेक्षा जास्त असतात, याचा अर्थ नॉन-कॉव्हॅलेंट (LNP-SDBS) आणि सहसंयोजक (LNP-COOH) नॅनोफ्लुइड्सचे उष्णता हस्तांतरण गुणधर्म बेस फ्लुइडच्या तुलनेत वाढवले ​​जातात.0.1 wt%-COOH@GNPs आणि 0.1 wt%-SDBS@GNPs ने अनुक्रमे सर्वात कमी आणि सर्वोच्च फायदा मिळवला.जेव्हा पाईप 1 मध्ये जास्त प्रमाणात द्रव मिसळणे आणि अशांततेमुळे रेनॉल्ड्सची संख्या वाढते, तेव्हा उष्णता हस्तांतरण कार्यप्रदर्शन सुधारते.लहान अंतरांद्वारे द्रव उच्च वेगापर्यंत पोहोचतात, परिणामी एक पातळ वेग/उष्णता सीमा स्तर तयार होतो, ज्यामुळे उष्णता हस्तांतरणाचा दर वाढतो.बेस फ्लुइडमध्ये अधिक नॅनोकण जोडल्यास सकारात्मक आणि नकारात्मक दोन्ही परिणाम मिळू शकतात.फायदेशीर प्रभावांमध्ये वाढलेली नॅनोपार्टिकल टक्कर, अनुकूल द्रव थर्मल चालकता आवश्यकता आणि वर्धित उष्णता हस्तांतरण यांचा समावेश होतो.
45° आणि 90° ट्यूबसाठी रेनॉल्ड्स क्रमांकावर अवलंबून नॅनोफ्लुइड ते बेस फ्लुइडचे उष्णता हस्तांतरण गुणांक.
त्याच वेळी, नकारात्मक परिणाम म्हणजे नॅनोफ्लुइडच्या डायनॅमिक स्निग्धतामध्ये वाढ, ज्यामुळे नॅनोफ्लुइडची गतिशीलता कमी होते, ज्यामुळे सरासरी नसेल्ट संख्या (न्यूएव्हीजी) कमी होते.नॅनोफ्लुइड्स (ZNP-SDBS@DW) आणि (ZNP-COOH@DW) ची वाढलेली थर्मल चालकता ब्राउनियन गती आणि DW37 मध्ये निलंबित केलेल्या ग्राफीन नॅनोकणांच्या मायक्रोकन्व्हेक्शनमुळे असावी.नॅनोफ्लुइड (ZNP-COOH@DV) ची थर्मल चालकता नॅनोफ्लुइड (ZNP-SDBS@DV) आणि डिस्टिल्ड वॉटरपेक्षा जास्त आहे.बेस फ्लुइडमध्ये अधिक नॅनोमटेरियल्स जोडल्याने त्यांची थर्मल चालकता वाढते (तक्ता 1)38.
आकृती 7 वस्तुमान टक्के (0.025%, 0.05% आणि 0.1%) मध्ये बेस फ्लुइड (DW) (f(NFs)/f(DW)) सह nanofluids च्या घर्षणाचे सरासरी गुणांक दर्शवते.सरासरी घर्षण गुणांक नेहमी ≈1 असतो, याचा अर्थ नॉन-कॉव्हॅलेंट (GNF-SDBS@DW) आणि सहसंयोजक (GNF-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्समध्ये बेस फ्लुइड सारखाच घर्षण गुणांक असतो.कमी जागा असलेला उष्णता विनिमयक अधिक प्रवाहात अडथळा निर्माण करतो आणि प्रवाह घर्षण वाढवतो.मूलभूतपणे, नॅनोफ्लुइडच्या वाढत्या वस्तुमान अंशाने घर्षण गुणांक किंचित वाढतो.नॅनोफ्लुइडची वाढलेली डायनॅमिक स्निग्धता आणि बेस फ्लुइडमध्ये नॅनोग्राफीनच्या उच्च वस्तुमान टक्केवारीसह पृष्ठभागावर वाढलेल्या कातरणेमुळे जास्त घर्षण नुकसान होते.सारणी (1) दाखवते की नॅनोफ्लुइड (ZNP-SDBS@DV) ची डायनॅमिक स्निग्धता नॅनोफ्लुइड (ZNP-COOH@DV) पेक्षा समान वजनाच्या टक्केवारीत जास्त आहे, जी पृष्ठभागाच्या प्रभावांच्या जोडणीशी संबंधित आहे.सहसंयोजक नॅनोफ्लुइडवर सक्रिय एजंट.
अंजीर वर.(0.025%, 0.05% आणि 0.1%) वर बेस फ्लुइड (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) च्या तुलनेत 8 नॅनोफ्लुइड दाखवते ).नॉन-कॉव्हॅलेंट (GNPs-SDBS@DW) नॅनोफ्लुइडने उच्च सरासरी दाब कमी दर्शविला आणि वस्तुमान टक्केवारीत 0.025% wt साठी 2.04%, 0.05% wt साठी 2.46% पर्यंत वाढ झाली.आणि 0.1% wt साठी 3.44%.केस विस्तारासह (हेलिक्स कोन 45° आणि 90°).दरम्यान, नॅनोफ्लुइड (GNPs-COOH@DW) ने कमी सरासरी दाब कमी दर्शविला, 1.31% वरून 0.025% wt वर वाढ झाली.0.05% wt वर 1.65% पर्यंत.सरासरी 0.05 wt.%-COOH@NP आणि 0.1 wt.%-COOH@NP 1.65% आहे.जसे पाहिले जाऊ शकते, सर्व प्रकरणांमध्ये वाढत्या रे नंबरसह दबाव कमी होतो.उच्च रे व्हॅल्यूजवर वाढलेली दाब कमी व्हॉल्यूम फ्लोवर थेट अवलंबून राहून दर्शविली जाते.म्हणून, ट्यूबमधील उच्च Re क्रमांकामुळे उच्च दाब कमी होतो, ज्यासाठी पंप शक्ती 39,40 मध्ये वाढ करणे आवश्यक आहे.याव्यतिरिक्त, मोठ्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रामुळे निर्माण होणार्‍या एडीज आणि अशांततेच्या उच्च तीव्रतेमुळे दबाव कमी होते, ज्यामुळे सीमा स्तर1 मध्ये दबाव आणि जडत्व शक्तींचा परस्परसंवाद वाढतो.
सर्वसाधारणपणे, नॉन-कॉव्हॅलेंट (VNP-SDBS@DW) आणि सहसंयोजक (VNP-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्ससाठी कार्यक्षमतेचे मूल्यमापन निकष (PEC) अंजीर मध्ये दर्शविले आहेत.9. नॅनोफ्लुइड (ZNP-SDBS@DV) ने दोन्ही प्रकरणांमध्ये (ZNP-COOH@DV) पेक्षा जास्त PEC मूल्ये दर्शविली (हेलिक्स कोन 45° आणि 90°) आणि वस्तुमान अपूर्णांक वाढवून ते सुधारले गेले, उदाहरणार्थ, 0.025 wt.%.1.17, 0.05 wt.% आहे 1.19 आणि 0.1 wt.% 1.26 आहे.दरम्यान, नॅनोफ्लुइड्स (GNPs-COOH@DW) वापरून PEC मूल्ये 0.025 wt% साठी 1.02, 0.05 wt% साठी 1.05, 0.1 wt% साठी 1.05 होती.दोन्ही प्रकरणांमध्ये (हेलिक्स कोन 45° आणि 90°).१.०२.नियमानुसार, रेनॉल्ड्सच्या संख्येत वाढ झाल्यामुळे, थर्मल-हायड्रॉलिक कार्यक्षमता लक्षणीय घटते.रेनॉल्ड्सची संख्या वाढत असताना, थर्मल-हायड्रॉलिक कार्यक्षमता गुणांकातील घट (NuNFs/NuDW) आणि (fNFs/fDW) मधील वाढीशी पद्धतशीरपणे संबंधित आहे.
45° आणि 90° कोन असलेल्या नळ्यांसाठी रेनॉल्ड्स क्रमांकावर आधारीत बेस फ्लुइड्सच्या संदर्भात नॅनोफ्लुइड्सचे हायड्रोथर्मल गुणधर्म.
हा विभाग पाण्याच्या थर्मल गुणधर्मांवर चर्चा करतो (DW), नॉन-कॉव्हॅलेंट (VNP-SDBS@DW), आणि सहसंयोजक (VNP-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्स तीन वेगवेगळ्या वस्तुमान एकाग्रता आणि रेनॉल्ड्स नंबरवर.सरासरी थर्मल-हायड्रॉलिक कामगिरीचे मूल्यमापन करण्यासाठी पारंपारिक पाईप्स (हेलिक्स कोन 45° आणि 90°) च्या संदर्भात 7000 ≤ Re ≤ 17000 श्रेणीमध्ये दोन कॉइल केलेल्या बेल्ट हीट एक्सचेंजर भूमितींचा विचार केला गेला.अंजीर वर.10 सामान्य पाईप (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{) साठी सरासरी वापरून (हेलिक्स कोन ४५° आणि ९०°) आउटलेटवरील पाणी आणि नॅनोफ्लुइड्सचे तापमान दर्शवते. {T} _{out}__{नियमित}}\)).सहसंयोजक (GNP-SDBS@DW) आणि सहसंयोजक (GNP-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्समध्ये 0.025 wt%, 0.05 wt% आणि 0.1 wt% सारखे तीन भिन्न वजनाचे अपूर्णांक असतात.अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.11, आउटलेट तापमानाचे सरासरी मूल्य (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\))> 1, हे दर्शविते की (45° आणि 90° हेलिक्स कोन) उष्मा एक्सचेंजरच्या आउटलेटवरील तापमान हे पारंपारिक पाईपच्या तुलनेत अधिक लक्षणीय आहे, कारण अशांततेची तीव्रता आणि द्रव चांगले मिसळणे.याव्यतिरिक्त, रेनॉल्ड्सच्या वाढत्या संख्येसह डीडब्ल्यू, नॉन-कॉव्हॅलेंट आणि कोव्हॅलेंट नॅनोफ्लुइड्सच्या आउटलेटवरील तापमान कमी झाले.बेस फ्लुइड (DW) मध्ये सर्वात जास्त सरासरी आउटलेट तापमान असते.दरम्यान, सर्वात कमी मूल्य म्हणजे 0.1 wt%-SDBS@GNPs.सहसंयोजक (GNPs-SDBS@DW) नॅनोफ्लुइड्सने सहसंयोजक (GNPs-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्सच्या तुलनेत कमी सरासरी आउटलेट तापमान दाखवले.पिळलेल्या टेपमुळे प्रवाह क्षेत्र अधिक मिश्रित होत असल्याने, भिंतीजवळील उष्णता प्रवाह अधिक सहजपणे द्रवमधून जाऊ शकतो, ज्यामुळे एकूण तापमान वाढते.कमी ट्विस्ट-टू-टेप गुणोत्तर चांगले प्रवेश आणि त्यामुळे चांगले उष्णता हस्तांतरण होते.दुसरीकडे, हे पाहिले जाऊ शकते की गुंडाळलेली टेप भिंतीच्या विरूद्ध कमी तापमान राखते, ज्यामुळे Nuavg वाढते.ट्विस्टेड टेप इन्सर्टसाठी, उच्च Nuavg मूल्य ट्यूब22 मध्ये सुधारित संवहनी उष्णता हस्तांतरण दर्शवते.वाढीव प्रवाह मार्ग आणि अतिरिक्त मिश्रण आणि अशांततेमुळे, निवासाची वेळ वाढते, परिणामी आउटलेट 41 वर द्रव तापमानात वाढ होते.
रेनॉल्ड्स पारंपारिक नळ्या (45° आणि 90° हेलिक्स कोन) च्या आउटलेट तापमानाशी संबंधित विविध नॅनोफ्लुइड्सची संख्या.
पारंपारिक ट्यूबच्या तुलनेत विविध नॅनोफ्लुइड्ससाठी रेनॉल्ड्स संख्या विरुद्ध उष्णता हस्तांतरण गुणांक (45° आणि 90° हेलिक्स कोन)
वर्धित कॉइल केलेले टेप उष्णता हस्तांतरणाची मुख्य यंत्रणा खालीलप्रमाणे आहे: 1. उष्णता विनिमय नळीचा हायड्रॉलिक व्यास कमी केल्याने प्रवाह वेग आणि वक्रता वाढते, ज्यामुळे भिंतीवर कातरणे ताण वाढते आणि दुय्यम हालचालींना प्रोत्साहन मिळते.2. विंडिंग टेपच्या अडथळ्यामुळे, पाईपच्या भिंतीवरील वेग वाढतो आणि सीमा स्तराची जाडी कमी होते.3. वळलेल्या पट्ट्यामागील सर्पिल प्रवाह वेग वाढवतो.4. प्रेरित भोवरे प्रवाहाच्या मध्यवर्ती आणि जवळ-भिंतीच्या प्रदेशांमधील द्रव मिश्रण सुधारतात42.अंजीर वर.11 आणि अंजीर.12 DW आणि nanofluids चे उष्णता हस्तांतरण गुणधर्म दर्शविते, उदाहरणार्थ (उष्णता हस्तांतरण गुणांक आणि सरासरी Nusselt संख्या) परंपरागत ट्यूबच्या तुलनेत ट्विस्टेड टेप इन्सर्टेशन ट्यूब वापरून सरासरी.सहसंयोजक (GNP-SDBS@DW) आणि सहसंयोजक (GNP-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्समध्ये 0.025 wt%, 0.05 wt% आणि 0.1 wt% सारखे तीन भिन्न वजनाचे अपूर्णांक असतात.दोन्ही हीट एक्सचेंजर्समध्ये (45° आणि 90° हेलिक्स कोन) सरासरी उष्णता हस्तांतरण कार्यप्रदर्शन >1 आहे, जे पारंपरिक नळ्यांच्या तुलनेत गुंडाळलेल्या नळ्यांसह उष्णता हस्तांतरण गुणांक आणि सरासरी नसेल्ट क्रमांकामध्ये सुधारणा दर्शवते.सहसंयोजक (GNPs-SDBS@DW) नॅनोफ्लुइड्सने सहसंयोजक (GNPs-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्सपेक्षा उच्च सरासरी उष्णता हस्तांतरण सुधारणा दर्शविली.Re = 900 वर, दोन हीट एक्सचेंजर्ससाठी (45° आणि 90° हेलिक्स कोन) उष्णता हस्तांतरण कार्यप्रदर्शन -SDBS@GNPs मध्ये 0.1 wt% सुधारणा 1.90 च्या मूल्यासह सर्वोच्च होती.याचा अर्थ असा की कमी द्रव गती (रेनॉल्ड्स क्रमांक)43 आणि वाढत्या अशांततेच्या तीव्रतेवर एकसमान TP प्रभाव अधिक महत्त्वाचा आहे.एकापेक्षा जास्त व्हर्टिसेसच्या प्रवेशामुळे, उष्णता हस्तांतरण गुणांक आणि टीटी ट्यूबची सरासरी नसेल्ट संख्या पारंपारिक नळ्यांपेक्षा जास्त आहे, परिणामी एक पातळ सीमा स्तर बनतो.बेस पाईप्सच्या तुलनेत HP ची उपस्थिती अशांततेची तीव्रता, कार्यरत द्रव प्रवाहाचे मिश्रण आणि वर्धित उष्णता हस्तांतरण (ट्विस्टेड-ट्विस्टेड टेप न घालता) वाढवते का.
पारंपारिक ट्यूबच्या तुलनेत विविध नॅनोफ्लुइड्ससाठी सरासरी नसेल्ट क्रमांक (हेलिक्स कोन 45° आणि 90°) विरुद्ध रेनॉल्ड्स क्रमांक.
आकडे १३ आणि १४ घर्षण (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) आणि दाब कमी होणे (\(\frac{{\Delta P}) चे सरासरी गुणांक दाखवतात. DW nanofluids, (GNPs-SDBS@DW) आणि (GNPs-COOH@DW) आयन एक्सचेंजर वापरून पारंपारिक पाईप्ससाठी _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} सुमारे 45° आणि 90° ( 0.025 wt %, 0.05 wt % आणि 0.1 wt %). { {f}_{Plain} }\)) आणि दाब कमी होणे (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{Plain}}\}) घट. प्रकरणे, घर्षण गुणांक आणि दाब कमी होणे कमी रेनॉल्ड्स क्रमांकांवर जास्त आहे सरासरी घर्षण गुणांक आणि दाब कमी होणे 3.78 आणि 3.12 च्या दरम्यान आहे सरासरी घर्षण गुणांक आणि दाब तोटा (45° हेलिक्स) कोन आणि 90°) हीट एक्सचेंजरची किंमत पारंपारिक पाईप्सपेक्षा तीनपट जास्त असते. शिवाय, जेव्हा कार्यरत द्रव जास्त वेगाने वाहतो तेव्हा घर्षण गुणांक कमी होतो. समस्या उद्भवते कारण रेनॉल्ड्सची संख्या वाढते, सीमा स्तराची जाडी वाढते. कमी होते, ज्यामुळे प्रभावित क्षेत्रावरील डायनॅमिक व्हिस्कोसिटीचा प्रभाव कमी होतो, वेग ग्रेडियंट आणि कातरणे तणाव कमी होतो आणि परिणामी, घर्षण गुणांक 21 मध्ये घट होते.TT च्या उपस्थितीमुळे सुधारित ब्लॉकिंग प्रभाव आणि वाढलेल्या सर्कलमुळे बेस पाईप्सच्या तुलनेत विषम TT पाईप्ससाठी जास्त दाबाचे नुकसान होते.याव्यतिरिक्त, बेस पाईप आणि टीटी पाईप दोन्हीसाठी, हे पाहिले जाऊ शकते की कार्यरत द्रव 43 च्या गतीसह दबाव ड्रॉप वाढतो.
घर्षण गुणांक (45° आणि 90° हेलिक्स कोन) विरुद्ध रेनॉल्ड्स संख्या पारंपारिक ट्यूबच्या तुलनेत विविध नॅनोफ्लुइड्ससाठी.
पारंपारिक ट्यूबच्या सापेक्ष विविध नॅनोफ्लुइड्ससाठी रेनॉल्ड्स क्रमांकाचे कार्य म्हणून दाब कमी होणे (45° आणि 90° हेलिक्स कोन).
सारांश, आकृती 15 साध्या ट्यूबच्या तुलनेत 45° आणि 90° कोन असलेल्या हीट एक्सचेंजर्ससाठी कार्यप्रदर्शन मूल्यमापन निकष (PEC) दर्शविते (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}} ) ) मध्ये (0.025 wt.%, 0.05 wt.% आणि 0.1 wt.%) DV, (VNP-SDBS@DV) आणि सहसंयोजक (VNP-COOH@DV) नॅनोफ्लुइड्स वापरून.उष्मा एक्सचेंजरमध्ये मूल्य (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 दोन्ही प्रकरणांमध्ये (45° आणि 90° हेलिक्स कोन).याव्यतिरिक्त, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) त्याचे सर्वोत्तम मूल्य Re = 11,000 वर पोहोचते.90° हीट एक्सचेंजर 45° हीट एक्सचेंजरच्या तुलनेत (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\))) मध्ये थोडीशी वाढ दर्शवते., Re = 11,000 0.1 wt%-GNPs@SDBS उच्च (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) मूल्ये दर्शवते, उदा. 45° हीट एक्सचेंजर कॉर्नरसाठी 1.25 आणि 90° कॉर्नर हीट एक्सचेंजरसाठी 1.27.हे वस्तुमान अपूर्णांकाच्या सर्व टक्केवारीत एकापेक्षा जास्त आहे, जे दर्शविते की वळणदार टेप इन्सर्टसह पाईप्स पारंपारिक पाईप्सपेक्षा श्रेष्ठ आहेत.विशेष म्हणजे, टेप इन्सर्टद्वारे प्रदान केलेल्या सुधारित उष्णता हस्तांतरणामुळे घर्षण नुकसानामध्ये लक्षणीय वाढ झाली.
पारंपारिक ट्यूब (45° आणि 90° हेलिक्स कोन) च्या संबंधात विविध नॅनोफ्लुइड्सच्या रेनॉल्ड्स क्रमांकासाठी कार्यक्षमतेचे निकष.
परिशिष्ट A DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW आणि 0.1 wt%-GNP-COOH@DW वापरून 45° आणि 90° हीट एक्सचेंजर्ससाठी Re = 7000 वर स्ट्रीमलाइन दाखवते.ट्रान्सव्हर्स प्लेनमधील स्ट्रीमलाइन हे मुख्य प्रवाहावर ट्विस्टेड रिबन इन्सर्टच्या प्रभावाचे सर्वात उल्लेखनीय वैशिष्ट्य आहे.45° आणि 90° हीट एक्सचेंजर्सचा वापर दर्शवितो की जवळच्या भिंतीच्या प्रदेशात वेग अंदाजे समान आहे.दरम्यान, परिशिष्ट B DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW आणि 0.1 wt%-GNP-COOH@DW वापरून 45° आणि 90° हीट एक्सचेंजर्ससाठी Re = 7000 वर वेगाचे रूपरेषा दाखवते.वेग लूप तीन वेगवेगळ्या ठिकाणी आहेत (स्लाइस), उदाहरणार्थ, प्लेन-1 (पी1 = −30 मिमी), प्लेन-4 (पी4 = 60 मिमी) आणि प्लेन-7 (पी7 = 150 मिमी).पाईपच्या भिंतीजवळ प्रवाहाचा वेग सर्वात कमी असतो आणि द्रवपदार्थाचा वेग पाईपच्या मध्यभागी वाढतो.याव्यतिरिक्त, वायुवाहिनीतून जाताना, भिंतीजवळील कमी वेगाचे क्षेत्र वाढते.हे हायड्रोडायनामिक सीमा स्तराच्या वाढीमुळे होते, ज्यामुळे भिंतीजवळ कमी-वेग असलेल्या प्रदेशाची जाडी वाढते.याव्यतिरिक्त, रेनॉल्ड्सची संख्या वाढवण्यामुळे सर्व क्रॉस विभागात एकूण वेग पातळी वाढते, ज्यामुळे चॅनेल 39 मधील कमी वेग असलेल्या प्रदेशाची जाडी कमी होते.
45° आणि 90° च्या हेलिक्स कोनांसह ट्विस्टेड टेप इन्सर्टमध्ये सहसंयोजक आणि गैर-सहसंयोजी कार्यात्मक ग्राफीन नॅनोशीट्सचे मूल्यांकन केले गेले.हीट एक्सचेंजर 7000 ≤ Re ≤ 17000 वर SST k-ओमेगा टर्ब्युलेन्स मॉडेलचा वापर करून अंकीयरित्या सोडवला जातो. थर्मोफिजिकल गुणधर्मांची गणना टिन = 308 K वर केली जाते. त्याच वेळी 330 डी के स्थिर तापमानावर वळणावळणाची नळीची भिंत गरम करा. तीन वस्तुमान प्रमाणात पातळ केले होते, उदाहरणार्थ (0.025 wt.%, 0.05 wt.% आणि 0.1 wt.%).सध्याच्या अभ्यासामध्ये सहा मुख्य घटकांचा विचार केला आहे: आउटलेट तापमान, उष्णता हस्तांतरण गुणांक, सरासरी नसेल्ट संख्या, घर्षण गुणांक, दाब कमी होणे आणि कार्यप्रदर्शन मूल्यमापन निकष.येथे मुख्य निष्कर्ष आहेत:
सरासरी आउटलेट तापमान (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\))) नेहमी 1 पेक्षा कमी असते, याचा अर्थ असा की नॉन-स्प्रेड व्हॅलेन्स (ZNP-SDBS@DV) आणि सहसंयोजक (ZNP-COOH@DV) नॅनोफ्लुइड्सचे आउटलेट तापमान बेस लिक्विडपेक्षा कमी आहे.दरम्यान, सरासरी आउटलेट तापमान (\({{T}_{out}}_{Twisted}\))/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) मूल्य > 1, हे सूचित करते वस्तुस्थिती आहे की (45° आणि 90° हेलिक्स कोन) आउटलेटचे तापमान पारंपारिक नळ्यांपेक्षा जास्त आहे.
दोन्ही प्रकरणांमध्ये, उष्णता हस्तांतरण गुणधर्मांची सरासरी मूल्ये (नॅनोफ्लुइड/बेस फ्लुइड) आणि (ट्विस्टेड ट्यूब/सामान्य ट्यूब) नेहमी >1 दर्शवतात.सहसंयोजक (GNPs-SDBS@DW) नॅनोफ्लुइड्सने सहसंयोजक (GNPs-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्सशी संबंधित, उष्णता हस्तांतरणात उच्च सरासरी वाढ दर्शविली.
नॉन-कॉव्हॅलेंट (VNP-SDBS@DW) आणि सहसंयोजक (VNP-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्सचा सरासरी घर्षण गुणांक (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) नेहमी ≈1 असतो .सहसंयोजक (ZNP-SDBS@DV) आणि सहसंयोजक (ZNP-COOH@DV) नॅनोफ्लुइड्स (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\))) चे घर्षण नेहमी > 3 साठी.
दोन्ही प्रकरणांमध्ये (45° आणि 90° हेलिक्स कोन), नॅनोफ्लुइड्स (GNPs-SDBS@DW) जास्त दाखवले (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0.025 2.04% साठी wt.%, 2.46% साठी 0.05 wt.% आणि 3.44% साठी 0.1 wt.%.दरम्यान, (GNPs-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड्स (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0.025 wt साठी 1.31% वरून कमी झाले.% ते 1.65% 0.05 आहे % वजनाने.याव्यतिरिक्त, नॉन-कॉव्हॅलेंट (GNPs-SDBS@DW) आणि सहसंयोजक (GNPs-COOH@DW) चे सरासरी दाब कमी होणे (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\)) ))) nanofluids नेहमी >3.
दोन्ही प्रकरणांमध्ये (45° आणि 90° हेलिक्स कोन), nanofluids (GNPs-SDBS@DW) ने उच्च (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW मूल्य) दाखवले , उदा. 0.025 wt.% - 1.17, 0.05 wt.% - 1.19, 0.1 wt.% - 1.26.या प्रकरणात, (GNPs-COOH@DW) नॅनोफ्लुइड वापरून (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) ची मूल्ये 0.025 wt.% साठी 1.02, 0 साठी 1.05 आहेत , 05 wt.% आणि 1.02 वजनानुसार 0.1% आहे.याव्यतिरिक्त, Re = 11,000 वर, 0.1 wt%-GNPs@SDBS ने उच्च मूल्ये (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)) दर्शविली, जसे की 45° हेलिक्स कोनासाठी 1.25 आणि 90° हेलिक्स कोन 1.27.
थियानपॉन्ग, सी. आणि इतर.उष्मा एक्सचेंजरमध्ये नॅनोफ्लुइड टायटॅनियम डायऑक्साइड/पाणी प्रवाहाचे बहुउद्देशीय ऑप्टिमायझेशन, डेल्टा पंखांसह ट्विस्टेड टेप इन्सर्टद्वारे वर्धित.अंतर्गत जे. हॉट.विज्ञान१७२, १०७३१८ (२०२२).
Langerudi, HG आणि Jawaerde, C. नमुनेदार आणि व्ही-आकाराच्या वळणदार टेपसह घातलेल्या घुंगरांमध्ये नॉन-न्यूटोनियन द्रव प्रवाहाचा प्रायोगिक अभ्यास.उष्णता आणि वस्तुमान हस्तांतरण 55, 937–951 (2019).
डोंग, एक्स. आणि इतर.सर्पिल-ट्विस्टेड ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर [जे] च्या उष्णता हस्तांतरण वैशिष्ट्यांचा आणि प्रवाह प्रतिरोधाचा प्रायोगिक अभ्यास.अनुप्रयोग तापमान.प्रकल्प१७६, ११५३९७ (२०२०).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. आणि Eiamsa-Ard, SJCS तिरकस विभक्त पंखांसह अशांत वाहिनीच्या प्रवाहात सुधारित उष्णता हस्तांतरण.स्थानिक संशोधन.तापमानप्रकल्प3, 1–10 (2014).