بحثت رسالة ماجستير في كلية الهندسة بجامعة ذي قار ” التحقق العددي لمبادل القشرة والانبوب الحراري باستخدام مائع نانوي هجين “
وتضمنت الدراسة المقدمة من الطالبة ( ايناس عدنان ستار ) دراسة الأداء الحراري لمبادل حراري القشرة والأنبوب (STHE) عدديًا باستخدام التدفق العكسي،
وبينت الرسالة أستخدام أربعة أنواع من الجسيمات النانوية (CuO ، Al2O3 ، TiO2 و MWCNT) مع الماء كسائل أساسي مقارنة بالسائل النانوي الهجين ( CuO- Al2O3 و CuO-TiO2 و CuO-MWCNT) مع الماء كسائل أساسي حيث كان تركيز الجسيمات النانوية التي تمت دراستها (0.5٪ ، 1٪ ، 2٪ ، 3٪ ، 4٪ ، 5٪) ومعدل تدفق الماء في الأنبوب ثابتًا عند 0.5 كجم / ثانية مع معدل تدفق متنوع من مائع النانو عند القشرة (0.5 ، 1 ، 1.5 ، 2) كجم / ثانية.
وأكدت الدراسة على تطوير النموذج الرياضي باستخدام المعادلات الحاكمة (الاستمرارية، الزخم والطاقة) لـ STHE ثم تم حل هذه المعادلات باستخدام ANSYS FLUINT CFD 2020 R1 ، حيث استخدام نموذجين في هذا العمل ، كان النموذج الأول بدون حواجز والنموذج الثاني بواسطة حواجز بأشكال مختلفة (نصف دائرة ، مثلث ، مستطيل) ثم تم إجراء تأثير خلط الجسيمات النانوية على الأداء الحراري مع حواجز إضافية.
وأستنتجت الدراسة تأثير معدل التدفق والتركيز والخلط النانوي المختلف وشكل الحاجز على الأداء الحراري العام لـ STHE مثل معامل نقل الحرارة وهبوط الضغط. بالإضافة إلى ذلك ، القيمة المحلية لدرجة الحرارة والسرعة موجودة في هذه الدراسة.
كما وأظهرت النتائج تحسن معدل انتقال الحرارة بنسبة 17٪، 13٪ ، 14٪ و 5٪ في التركيز 5٪ ومعدل تدفق الكتلة 1 كجم / ثانية تم الحصول عليها في CuO ، Al2O3 ، TiO2 و MWCNT على التوالي. التحسن في انتقال الحرارة للسائل النانوي الهجين والذي بلغ (18.88٪ و 18٪ و 14٪) لكل من (CuO-Al2O3 و CuO-TiO2 و CuO-MWCNT) على التوالي في نفس الظروف للموائع النانوية. وبالمثل، فإن إضافة الحواجز تزيد من معدل نقل الحرارة، والذي يصل إلى أفضل أداء في الحاجز الدائري مع الحصول على 19٪، و5٪ في حاجز المثلث، و6٪ في حاجز المستطيل عند معدل تدفق الكتلة 2 كجم / ثانية.
ومن اهم نتائج هذه الدراسة ايضاً نموذج رقمي تم تصميمه ومحاكاته واختباره يوضح تأثير الجسيمات النانوية المضافة إلى الماء وخلط الجسيمات النانوية وإضافة أشكال حواجز مختلفة إلى نظام المبادل الحراري. من نتائج المحاكاة المقدمة ، يتيح استخلاص الاستنتاجات التالية:
1- زاد معامل انتقال الحرارة عند الجسيمات النانوية المستخدمة في السائل الأساسي مقارنة بالماء وحده
2- زيادة معدل التحسن مع زيادة تركيز الحجم في الجسيمات النانوية في معظم الحالات.
3- يعتبر انتقال الحرارة للسائل النانوي الهجين أكبر من السوائل النانوية المفردة.
4- إضافة حواجز تزيد من معدل انتقال الحرارة.
5- الشكل نصف الدائري للحواجز هو الأفضل لأنه يحتوي على أقصى أداء حراري ثم مستطيل وأخيراً حواجز مثلثة.
6- الأداء الحراري للسائل النانوي الهجين Al2O3- CuO / ماء أفضل من TiO2- CuO / ماء و MWCNT- CuO / ماء.
7- الأداء الحراري لماء CuO أفضل من TiO2-water و Al2O3-water و MWCNT-water لأن الخصائص الفيزيائية لـ CuO تجعلها الأفضل.
8- يعتبر معامل انتقال الحرارة للسائل النانوي الهجين أكبر من مائع النانو المنفرد.
9- زيادة التحسن في معدل نقل الحرارة مع زيادة معدل تدفق الكتلة في معظم الحالات .
