Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com.Þú ert að nota vafraútgáfu með takmarkaðan CSS stuðning.Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer).Að auki, til að tryggja áframhaldandi stuðning, sýnum við síðuna án stíla og JavaScript.
Rennistikur sem sýna þrjár greinar á hverri glæru.Notaðu til baka og næsta hnappa til að fara í gegnum glærurnar, eða rennibrautarhnappana í lokin til að fara í gegnum hverja glæru.
304 10*1mm Ryðfrítt stál vafningsrör í Kína
Stærð: 3/4 tommur, 1/2 tommur, 1 tommur, 3 tommur, 2 tommur
Eining rörlengd: 6 metrar
Stálgráða: 201, 304 OG 316
Einkunn: 201, 202, 304, 316, 304L, 316L,
Efni: Ryðfrítt stál
Ástand: Nýtt
Ryðfrítt stál rörspóla
Stærð: 3/4 tommur, 1/2 tommur, 1 tommur, 3 tommur, 2 tommur
Eining rörlengd: 6 metrar
Stálgráða: 201, 304 OG 316
Einkunn: 201, 202, 304, 316, 304L, 316L,
Efni: Ryðfrítt stál
Ástand: Nýtt
Samgildir og ósamgildir nanófökvar voru prófaðir í kringlóttum túpum með snúnum böndum með 45° og 90° helixhornum.Reynolds talan var 7000 ≤ Re ≤ 17000, varmaeðlisfræðilegir eiginleikar voru metnir við 308 K. Eðlislíkanið er leyst tölulega með því að nota tveggja breytu turbulent seigju líkan (SST k-omega turbulence).Styrkur (0,025 wt.%, 0,05 wt.%, og 0,1 wt.%) nanófökvanna ZNP-SDBS@DV og ZNP-COOH@DV var skoðaður í vinnunni.Veggir snúnuðu röranna eru hitaðir við stöðugt hitastig 330 K. Sex breytur voru teknar til greina í núverandi rannsókn: úttakshitastig, hitaflutningsstuðull, meðaltal Nusselt, núningsstuðull, þrýstingstap og árangursmatsviðmið.Í báðum tilfellum (helix horn 45° og 90°), sýndi ZNP-SDBS@DV nanófökvinn hærri varma-vökvaeiginleika en ZNP-COOH@DV, og það jókst með vaxandi massahlutfalli, til dæmis, 0,025 wt.og 0,05 wt.er 1.19.% og 1,26 – 0,1 þyngd.Í báðum tilfellum (helix horn 45° og 90°) eru gildi varmaaflfræðilegra eiginleika þegar GNP-COOH@DW er notað 1,02 fyrir 0,025% þyngd, 1,05 fyrir 0,05% þyngd.og 1,02 fyrir 0,1% vigt.
Varmaskiptirinn er varmaaflfræðilegt tæki 1 sem notað er til að flytja varma við kælingu og hitun.Varma-vökvaeiginleikar varmaskiptisins bæta hitaflutningsstuðulinn og draga úr viðnám vinnuvökvans.Nokkrar aðferðir hafa verið þróaðar til að bæta varmaflutning, þar á meðal ókyrraraukandi 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 og nanóvökva12,13,14,15.Innsetning snúið borði er ein farsælasta aðferðin til að bæta varmaflutning í varmaskiptum vegna auðvelt viðhalds og lágs kostnaðar7,16.
Í röð tilrauna- og reiknirannsókna voru vatnshitaeiginleikar efnablandna nanóvökva og varmaskipta með snúnum borði innskotum rannsakaðir.Í tilraunavinnu voru vatnshitaeiginleikar þriggja mismunandi nanófökva úr málmi (Ag@DW, Fe@DW og Cu@DW) rannsakaðir í nálarsnúið borði (STT) varmaskipti17.Í samanburði við grunnpípuna er hitaflutningsstuðull STT bættur um 11% og 67%.SST skipulag er best frá hagfræðilegu sjónarmiði hvað varðar skilvirkni með færibreytunni α = β = 0,33.Auk þess kom fram 18,2% aukning á n með Ag@DW, þó hámarksaukning á þrýstingstapi hafi aðeins verið 8,5%.Eðlisferlar varmaflutnings og þrýstingstaps í sammiðja pípum með og án vafningahverfla voru rannsakaðir með því að nota ókyrrðarflæði Al2O3@DW nanófökva með þvinguðum convection.Hámarks meðaltal Nusselt (Nuavg) og þrýstingstap sést við Re = 20.000 þegar spóluhæðin = 25 mm og Al2O3@DW nanófljóti 1,6 rúmmáls%.Rannsóknarstofurannsóknir hafa einnig verið gerðar til að rannsaka hitaflutnings- og þrýstingsfallseiginleika grafenoxíðnanofluids (GO@DW) sem streyma í gegnum næstum hringlaga rör með WC-innleggjum.Niðurstöðurnar sýndu að 0,12 vol%-GO@DW jók varmaflutningsstuðulinn um 77%.Í annarri tilraunarannsókn voru nanóvökvar (TiO2@DW) þróaðir til að rannsaka hitauppstreymi og vökvaeiginleika dælda röra með snúnum böndum20.Hámarks vatnshitanýtni upp á 1,258 var náð með því að nota 0,15 vol%-TiO2@DW innbyggða í 45° hallandi stokka með snúningsstuðli 3,0.Einfasa og tvífasa (blendingur) hermlíkön taka tillit til flæðis og varmaflutnings CuO@DW nanófökva við mismunandi styrkleika fastra efna (1–4% rúmmáls%)21.Hámarks hitauppstreymi í túpu sem er sett inn með einni snúnu límbandi er 2,18 og túpa sem sett er inn með tveimur snúnum böndum við sömu aðstæður er 2,04 (tvífasa líkan, Re = 36.000 og 4 rúmmál%).Ónýtt nanóvökvaflæði karboxýmetýlsellulósa (CMC) og koparoxíðs (CuO) í aðalpípum og rörum með snúnum innskotum hefur verið rannsakað.Nuavg sýnir framfarir um 16,1% (fyrir aðalleiðsluna) og 60% (fyrir spólulögnina með hlutfallinu (H/D = 5)).Almennt leiðir lægra snúnings-til-borða hlutfall í hærri núningsstuðul.Í tilraunarannsókn voru áhrif pípa með snúnu límbandi (TT) og spólum (VC) á eiginleika varmaflutnings og núningsstuðull rannsökuð með því að nota CuO@DW nanófökva.Notar 0,3 vol.%-CuO@DW við Re = 20.000 gerir það mögulegt að auka varmaflutning í VK-2 rörinu upp í 44,45% að hámarki.Að auki, þegar snúið par kapall og spóluinnskot er notað við sömu jaðarskilyrði, eykst núningsstuðullinn um 1,17 og 1,19 stuðla miðað við DW.Almennt séð er hitauppstreymi nanóvökva sem settur er inn í spólur betri en nanófökva sem settur er inn í strandaða víra.Rúmmálseinkenni ókyrrðs (MWCNT@DW) nanófökvaflæðis var rannsakað inni í láréttu röri sem var sett í spíralvír.Hitaafköst færibreytur voru > 1 í öllum tilfellum, sem gefur til kynna að samsetning nanófökva með spóluinnlegginu bætir varmaflutning án þess að eyða dæluafli.Ágrip — Vatnshitaeiginleikar tveggja pípa varmaskiptis með ýmsum innskotum úr breyttu snúnu V-laga borði (VcTT) hafa verið rannsakaðir við aðstæður þar sem ólgusstreymi Al2O3 + TiO2@DW nanófökvans er.Í samanburði við DW í grunnrörum hefur Nuavg umtalsverða framför upp á 132% og núningsstuðul allt að 55%.Að auki var rætt um orkunýtni Al2O3+TiO2@DW nanósamsetts í tveggja pípa varmaskipti26.Í rannsókn sinni komust þeir að því að notkun Al2O3 + TiO2@DW og TT bætti áreynsluvirkni samanborið við DW.Í sammiðja pípulaga varmaskipta með VcTT þyrlum notuðu Singh og Sarkar27 fasabreytingarefni (PCM), dreifða staka/nanosamsetta nanófökva (Al2O3@DW með PCM og Al2O3 + PCM).Þeir greindu frá því að varmaflutningur og þrýstingstap eykst eftir því sem snúningsstuðullinn minnkar og styrkur nanóagna eykst.Stærri V-hak dýptarstuðull eða minni breiddarstuðull getur veitt meiri hitaflutning og þrýstingstap.Að auki hefur grafen-platínu (Gr-Pt) verið notað til að rannsaka hita, núning og heildar óreiðumyndunarhraða í rörum með 2-TT28 innskotum.Rannsókn þeirra sýndi að minna hlutfall af (Gr-Pt) dró verulega úr hitaóreiðumyndun samanborið við tiltölulega meiri núningsóreiðuþróun.Líta má á blönduð Al2O3@MgO nanófökva og keilulaga WC sem góða blöndu, þar sem aukið hlutfall (h/Δp) getur bætt vatnshitavirkni tveggja röra varmaskipta 29 .Tölulegt líkan er notað til að meta orkusparnað og umhverfisárangur varmaskipta með ýmsum þriggja hluta blendingum nanófökva (THNF) (Al2O3 + grafen + MWCNT) í DW30.Vegna frammistöðumatsviðmiðana (PEC) á bilinu 1,42–2,35, er þörf á samsetningu af Depressed Twisted Turbulizer Insert (DTTI) og (Al2O3 + Graphene + MWCNT).
Hingað til hefur lítið verið fjallað um hlutverk samgildrar og ósamgildrar virkni í vatnsaflsflæði í varmavökva.Sérstakur tilgangur þessarar rannsóknar var að bera saman hitauppstreymi og vökvaeiginleika nanóvökva (ZNP-SDBS@DV) og (ZNP-COOH@DV) í snúnum borði innskotum með 45° og 90° helixhornum.Hitaeðlisfræðilegir eiginleikar voru mældir við Tin = 308 K. Í þessu tilviki var tekið tillit til þriggja massahluta í samanburðarferlinu, svo sem (0,025 wt.%, 0,05 wt.% og 0,1 wt.%).Skurspennuflutningurinn í þrívíddar ókyrrðarflæðislíkaninu (SST k-ω) er notaður til að leysa varma-vökvaeiginleikana.Þannig leggur þessi rannsókn mikið af mörkum til rannsókna á jákvæðum eiginleikum (hitaflutningi) og neikvæðum eiginleikum (þrýstingsfall við núning), sem sýnir fram á varma-vökvaeiginleika og hagræðingu raunverulegra vinnuvökva í slíkum verkfræðikerfum.
Grunnstillingin er slétt pípa (L = 900 mm og Dh = 20 mm).Stærð snúið borði (lengd = 20 mm, þykkt = 0,5 mm, snið = 30 mm).Í þessu tilviki voru lengd, breidd og högg þyrilsniðsins 20 mm, 0,5 mm og 30 mm, í sömu röð.Snúin límbönd halla í 45° og 90°.Ýmsir vinnsluvökvar eins og DW, ósamgildir nanófökvar (GNF-SDBS@DW) og samgildir nanófökvar (GNF-COOH@DW) við Tin = 308 K, þrír mismunandi massastyrkir og mismunandi Reynoldstölur.Prófanir voru gerðar inni í varmaskipti.Ytri veggur spíralrörsins var hitaður við stöðugt yfirborðshitastig 330 K til að prófa breytur til að bæta hitaflutning.
Á mynd.1 sýnir á skýringarmynd snúið borðiinnsetningarrör með viðeigandi mörkaskilyrðum og möskvaðri svæði.Eins og áður hefur komið fram eiga hraða- og þrýstingsskilmálar við um inntaks- og úttakshluta helixsins.Við stöðugt yfirborðshitastig er hálkuskilyrði sett á pípuvegginn.Núverandi tölulega uppgerð notar þrýstingsbundna lausn.Á sama tíma er forrit (ANSYS FLUENT 2020R1) notað til að umbreyta hlutadiffurjöfnu (PDE) í kerfi algebrujöfnu með því að nota endanlegt rúmmálsaðferð (FMM).Önnur gráðu EINFALD aðferðin (hálf óbein aðferð fyrir raðbundnar þrýstingsháðar jöfnur) tengist hraðaþrýstingi.Það skal áréttað að samleitni leifa fyrir massa-, skriðþunga- og orkujöfnur er minni en 103 og 106, í sömu röð.
p Skýringarmynd af eðlis- og reiknisviðum: (a) 90° helixhorn, (b) helixhorn 45°, (c) ekkert spíruhorn.
Einsleitt líkan er notað til að útskýra eiginleika nanófökva.Með því að setja nanóefni inn í grunnvökvann (DW) myndast samfelldur vökvi með framúrskarandi hitaeiginleika.Í þessu sambandi hefur hitastig og hraði grunnvökvans og nanóefnisins sama gildi.Vegna ofangreindra kenninga og forsendna virkar skilvirkt einfasa flæði í þessari rannsókn.Nokkrar rannsóknir hafa sýnt fram á virkni og notagildi einfasa aðferða fyrir nanóflæðisflæði31,32.
Flæði nanófökva verður að vera Newtonskt ókyrrð, ósamþjappanlegt og kyrrstætt.Þjöppunarvinna og seigfljótandi hitun skipta engu máli í þessari rannsókn.Að auki er ekki tekið tillit til þykktar innri og ytri veggja pípunnar.Þess vegna er hægt að tjá massa-, skriðþunga- og orkusparnaðarjöfnurnar sem skilgreina varmalíkanið sem hér segir:
þar sem \(\overrightarrow{V}\) er meðalhraðavigur, Keff = K + Kt er virk hitaleiðni samgildra og ósamgildra nanófökva og ε er orkudreifingarhraði.Virkir hitaeðlisfræðilegir eiginleikar nanófökva, þar á meðal þéttleiki (ρ), seigju (μ), sérvarmageta (Cp) og varmaleiðni (k), sýndir í töflunni, voru mældir í tilraunarannsókn við hitastigið 308 K1 þegar það var notað. í þessum hermum.
Tölulegar eftirlíkingar á flæði ókyrrðar nanóvökva í hefðbundnum og TT rörum voru gerðar á Reynolds númerum 7000 ≤ Re ≤ 17000. Þessar eftirlíkingar og varmaflutningsstuðlar voru greindir með því að nota Mentor's κ-ω ókyrrðarlíkan af skjuvspennuflutningi (SST) meðaltali yfir Reynold ókyrrð. líkan Navier-Stokes, sem almennt er notað í loftaflfræðilegum rannsóknum.Að auki virkar líkanið án veggvirkni og er nákvæmt nálægt veggjum 35,36.(SST) κ-ω sem stjórnar jöfnum ókyrrðarlíkansins eru sem hér segir:
þar sem \(S\) er gildi tognunarhraðans og \(y\) er fjarlægðin til aðliggjandi yfirborðs.Á meðan, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) og \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) tákna alla líkanfasta.F1 og F2 eru blandaðar aðgerðir.Athugið: F1 = 1 í jaðarlaginu, 0 í komandi rennsli.
Frammistöðumatsfæribreytur eru notaðar til að rannsaka ókyrrðan varmaflutning, samgilt og ósamgilt nanófökvaflæði, til dæmis31:
Í þessu samhengi eru (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) og (\(\mu\)) notuð fyrir þéttleika, vökvahraða , vökvaþvermál og kraftmikil seigja.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) – sértæk varmageta og varmaleiðni flæðandi vökvans.Einnig vísar (\(\dot{m}\)) til massaflæðis, og (\({T}_{út}-{T}_{in}\))) vísar til hitamun inntaks og úttaks.(NFs) vísar til samgildra, ósamgildra nanófökva og (DW) vísar til eimaðs vatns (grunnvökva).\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in }\hægri)}{2}\) og \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
Hitaeðlisfræðilegir eiginleikar grunnvökvans (DW), ósamgilds nanófökva (GNF-SDBS@DW) og samgilds nanófökva (GNF-COOH@DW) voru teknir úr útgefnu riti (tilraunarannsóknum), Sn = 308 K, sem sýnt í töflu 134. Í dæmigerðri tilraun til að fá ósamgildan (GNP-SDBS@DW) nanófökva með þekktum massaprósentum, voru ákveðin grömm af aðal GNP upphaflega vigtuð á stafræna vog.Þyngdarhlutfall SDBS/innfæddrar GNP er (0,5:1) vegið í DW.Í þessu tilviki voru samgildir (COOH-GNP@DW) nanófökvar myndaðir með því að bæta karboxýlhópum við yfirborð GNP með því að nota mjög súrt miðil með rúmmálshlutfalli (1:3) HNO3 og H2SO4.Samgildir og ósamgildir nanófökvar voru sviflausnir í DW í þremur mismunandi þyngdarprósentum eins og 0,025 wt%, 0,05 wt%.og 0,1% af massanum.
Móskvasjálfstæðispróf voru framkvæmd á fjórum mismunandi reiknisviðum til að tryggja að möskvastærðin hafi ekki áhrif á uppgerðina.Þegar um er að ræða 45° snúningspípu er fjöldi eininga með stærð 1,75 mm 249.033, fjöldi eininga með stærð 2 mm er 307.969, fjöldi eininga með stærð 2,25 mm er 421.406 og fjöldi eininga með einingastærð 2 ,5 mm 564 940 í sömu röð.Að auki, í dæminu um 90° snúna pípu, er fjöldi eininga með 1,75 mm einingarstærð 245.531, fjöldi eininga með 2 mm einingarstærð er 311.584, fjöldi eininga með 2,25 mm stærð er 422.708, og fjöldi þátta með stærð 2,5 mm er 573.826 í sömu röð.Nákvæmni aflestra á varmaeiginleikum eins og (Tout, HTC og Nuavg) eykst eftir því sem þáttum fækkar.Á sama tíma sýndi nákvæmni gilda núningsstuðuls og þrýstingsfalls allt aðra hegðun (mynd 2).Rist (2) var notað sem aðalnetsvæði til að meta varma-vökvaeiginleikana í herma tilvikinu.
Prófun varmaflutnings og þrýstingsfallsárangurs óháð möskva með því að nota pör af DW rörum snúið við 45° og 90°.
Núverandi tölulegar niðurstöður hafa verið fullgiltar fyrir frammistöðu hitaflutnings og núningsstuðul með því að nota vel þekktar reynslufylgnir og jöfnur eins og Dittus-Belter, Petukhov, Gnelinsky, Notter-Rouse og Blasius.Samanburðurinn var gerður við skilyrðið 7000≤Re≤17000.Samkvæmt mynd.3, eru meðal- og hámarksskekkjur á milli uppgerðarniðurstaðna og varmaflutningsjöfnunnar 4.050 og 5.490% (Dittus-Belter), 9.736 og 11.33% (Petukhov), 4.007 og 7.483% (Gnelinsky) og 3.893% og 4. Nott-Belter).Rósa).Í þessu tilviki eru meðal- og hámarksskekkjur á milli uppgerðniðurstaðna og núningsstuðlajöfnunnar 7,346% og 8,039% (Blasius) og 8,117% og 9,002% (Petukhov), í sömu röð.
Varmaflutningur og vatnsaflsfræðilegir eiginleikar DW við ýmsar Reynolds tölur með því að nota tölulega útreikninga og reynslufylgni.
Í þessum hluta er fjallað um varmaeiginleika ósamgildra (LNP-SDBS) og samgildra (LNP-COOH) vatnskenndra nanófökva við þrjú mismunandi massabrot og Reynolds tölur sem meðaltöl miðað við grunnvökvann (DW).Fjallað er um tvær rúmfræði spólubeltavarmaskipta (spíruhorn 45° og 90°) fyrir 7000 ≤ Re ≤ 17000. Á mynd.4 sýnir meðalhitastig við útgang nanófökvans í grunnvökvann (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \)) við (0,025% þyngd, 0,05% þyngd og 0,1% þyngd).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\))) er alltaf minna en 1, sem þýðir að úttakshiti er ósamgildir (VNP-SDBS) og samgildir (VNP-COOH) nanófökvar eru undir hitastigi við úttak grunnvökvans.Lægsta og hæsta lækkunin var 0,1 wt%-COOH@GNPs og 0,1 wt%-SDBS@GNPs, í sömu röð.Þetta fyrirbæri stafar af aukningu á Reynolds-tölunni við stöðugt massabrot, sem leiðir til breytinga á eiginleikum nanófökvans (þ.e. þéttleika og kraftmikilli seigju).
Myndir 5 og 6 sýna meðaltal varmaflutningseiginleika nanóvökva í grunnvökva (DW) við (0,025 wt.%, 0,05 wt.% og 0,1 wt.%).Meðalhitaflutningseiginleikar eru alltaf meiri en 1, sem þýðir að varmaflutningseiginleikar ósamgildra (LNP-SDBS) og samgildra (LNP-COOH) nanófökva eru auknir samanborið við grunnvökvann.0,1 wt%-COOH@GNPs og 0,1 wt%-SDBS@GNPs náðu lægsta og hæsta ávinningi, í sömu röð.Þegar Reynolds talan eykst vegna meiri vökvablöndunar og ókyrrðar í pípunni 1, batnar varmaflutningsgetan.Vökvar í gegnum litlar eyður ná hærri hraða, sem leiðir til þynnra hraða/hita jaðarlags, sem eykur hitaflutningshraðann.Að bæta fleiri nanóögnum við grunnvökvann getur haft bæði jákvæðar og neikvæðar niðurstöður.Gagnleg áhrif eru meðal annars aukin árekstrar nanóagna, hagstæðar kröfur um hitaleiðni vökva og aukinn varmaflutningur.
Varmaflutningsstuðull nanófökva yfir í grunnvökva fer eftir Reynoldstölu fyrir 45° og 90° rör.
Á sama tíma eru neikvæð áhrif aukning á kraftmikilli seigju nanófökvans, sem dregur úr hreyfanleika nanófökvans og lækkar þar með meðaltal Nusselt (Nuavg).Aukin varmaleiðni nanóvökva (ZNP-SDBS@DW) og (ZNP-COOH@DW) ætti að vera vegna Brownískrar hreyfingar og örsöfnunar grafen nanóagna sviflausnar í DW37.Varmaleiðni nanófökvans (ZNP-COOH@DV) er hærri en nanófökvans (ZNP-SDBS@DV) og eimaðs vatns.Með því að bæta fleiri nanóefnum við grunnvökvann eykst varmaleiðni þeirra (tafla 1)38.
Mynd 7 sýnir meðalnúningsstuðul nanófökva við grunnvökva (DW) (f(NFs)/f(DW)) í massaprósentu (0,025%, 0,05% og 0,1%).Meðalnúnistuðullinn er alltaf ≈1, sem þýðir að ósamgildir (GNF-SDBS@DW) og samgildir (GNF-COOH@DW) nanófökvar hafa sama núningsstuðul og grunnvökvinn.Varmaskiptir með minna plássi skapar meiri flæðistíflu og eykur flæðisnúning1.Í grundvallaratriðum eykst núningsstuðullinn lítillega með vaxandi massahlutfalli nanófökvans.Hærra núningstap stafar af aukinni kraftmikilli seigju nanófökvans og aukinni skurðálagi á yfirborði með hærra massaprósentu nanógrafens í grunnvökvanum.Tafla (1) sýnir að kraftmikil seigja nanófökvans (ZNP-SDBS@DV) er hærri en nanófökvans (ZNP-COOH@DV) við sama þyngdarprósentu, sem tengist því að bæta við yfirborðsáhrifum.virk efni á ósamgildum nanófökva.
Á mynd.8 sýnir nanóvökva samanborið við grunnvökva (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) við (0,025%, 0,05% og 0,1% ).Ósamgildi (GNPs-SDBS@DW) nanófökvinn sýndi hærra meðalþrýstingstap og með aukningu á massaprósentu í 2,04% fyrir 0,025% þyngd, 2,46% fyrir 0,05% þyngd.og 3,44% fyrir 0,1% vigt.með stækkun hulsturs (heilixhorn 45° og 90°).Á sama tíma sýndi nanóvökvinn (GNPs-COOH@DW) lægra meðalþrýstingstap og jókst úr 1,31% við 0,025% wt.allt að 1,65% við 0,05% vigt.Meðalþrýstingstap 0,05 wt.%-COOH@NP og 0,1 wt.%-COOH@NP er 1,65%.Eins og sést eykst þrýstingsfallið með vaxandi Re tölu í öllum tilfellum.Aukið þrýstingsfall við há Re gildi er gefið til kynna með beinni háð rúmmálsstreymi.Þess vegna leiðir hærri Re tala í rörinu til hærra þrýstingsfalls, sem krefst aukins dæluafls39,40.Að auki eru þrýstingstap meiri vegna meiri styrkleika hvirfla og ókyrrðar sem myndast af stærra yfirborði, sem eykur samspil þrýstings- og tregðukrafta í jaðarlaginu1.
Almennt séð eru árangursmatsviðmið (PEC) fyrir ósamgilda (VNP-SDBS@DW) og samgilda (VNP-COOH@DW) nanófökva sýnd á myndum.9. Nanofluid (ZNP-SDBS@DV) sýndi hærri PEC gildi en (ZNP-COOH@DV) í báðum tilfellum (spíruhorn 45° og 90°) og það var bætt með því að auka massahlutfallið, til dæmis, 0,025 wt.%.er 1,17, 0,05 þyngd% er 1,19 og 0,1 þyngd% er 1,26.Á sama tíma voru PEC gildin með því að nota nanóvökva (GNPs-COOH@DW) 1,02 fyrir 0,025 wt%, 1,05 fyrir 0,05 wt%, 1,05 fyrir 0,1 wt%.í báðum tilfellum (helixhorn 45° og 90°).1.02.Að jafnaði, með aukningu á Reynolds tölunni, minnkar varma-vökva skilvirkni verulega.Þegar Reynolds talan eykst tengist lækkun á varma-vökva skilvirknistuðlinum kerfisbundið aukningu á (NuNFs/NuDW) og lækkun á (fNFs/fDW).
Vatnshitaeiginleikar nanófökva með tilliti til grunnvökva fer eftir Reynoldstölum fyrir rör með 45° og 90° horn.
Í þessum hluta er fjallað um varmaeiginleika vatns (DW), ósamgildra (VNP-SDBS@DW) og samgildra (VNP-COOH@DW) nanófökva í þremur mismunandi massastyrk og Reynoldstölum.Tvær spólubelti varmaskipta rúmfræði voru talin á bilinu 7000 ≤ Re ≤ 17000 með tilliti til hefðbundinna röra (heilix horn 45° og 90°) til að meta meðaltal hitauppstreymis-vökva.Á mynd.10 sýnir hitastig vatns og nanóvökva við úttakið sem meðaltal með því að nota (heilix horn 45° og 90°) fyrir sameiginlega pípu (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {T} _{út}}_{Venjulegt}}\)).Ósamgildir (GNP-SDBS@DW) og samgildir (GNP-COOH@DW) nanófökvar hafa þrjá mismunandi þyngdarhluta eins og 0,025 wt%, 0,05 wt% og 0,1 wt%.Eins og sýnt er á mynd.11, meðalgildi úttakshitastigsins (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\)) > 1, sem gefur til kynna að (45° og 90° helix horn) hitastigið við úttak varmaskiptisins sé marktækara en hefðbundið pípa, vegna meiri styrkleika ókyrrðar og betri blöndunar vökvans.Að auki lækkaði hitastigið við úttak DW, ósamgildra og samgildra nanófökva með auknum Reynoldsfjölda.Grunnvökvinn (DW) hefur hæsta meðalúttakshitastig.Á meðan vísar lægsta gildið til 0,1 wt%-SDBS@GNPs.Ósamgildir (GNPs-SDBS@DW) nanófökvar sýndu lægra meðalhitastig úttaks samanborið við samgilda (GNPs-COOH@DW) nanófökva.Þar sem snúið límbandið gerir flæðisviðið meira blandað, getur hitaflæðið nálægt veggnum auðveldara farið í gegnum vökvann, aukið heildarhitastigið.Lægra snúnings-til-bandshlutfall leiðir til betri skarpskyggni og þar af leiðandi betri hitaflutnings.Á hinn bóginn má sjá að rúllabandið heldur lægra hitastigi við vegginn, sem aftur eykur Nuavg.Fyrir snúin límbandsinnskot gefur hærra Nuavg gildi til kynna bættan varmaflutning innan rörsins22.Vegna aukinnar flæðisleiðar og aukinnar blöndunar og ókyrrðar eykst dvalartíminn, sem leiðir til hækkunar á hitastigi vökvans við úttakið41.
Reynoldsfjöldi ýmissa nanófökva miðað við úttakshitastig hefðbundinna röra (45° og 90° helixhorn).
Varmaflutningsstuðlar (45° og 90° helix horn) á móti Reynolds tölum fyrir ýmsa nanóvökva samanborið við hefðbundnar rör.
Helstu vélbúnaður aukins spólubandshitaflutnings er sem hér segir: 1. Að draga úr vökvaþvermáli hitaskiptarörsins leiðir til aukningar á flæðihraða og sveigju, sem aftur eykur skurðálag á veggnum og stuðlar að aukahreyfingu.2. Vegna stíflu á vindabandinu eykst hraðinn við pípuvegginn og þykkt jaðarlagsins minnkar.3. Spíralflæði á bak við snúið beltið leiðir til aukins hraða.4. Framkallaðir hvirflar bæta vökvablöndun milli mið- og nærveggsvæða flæðisins42.Á mynd.11 og mynd.12 sýnir varmaflutningseiginleika DW og nanóvökva, til dæmis (varmaflutningsstuðull og meðaltal Nusselt) sem meðaltöl með því að nota snúnar límbandsinnsetningarrör samanborið við hefðbundnar slöngur.Ósamgildir (GNP-SDBS@DW) og samgildir (GNP-COOH@DW) nanófökvar hafa þrjá mismunandi þyngdarhluta eins og 0,025 wt%, 0,05 wt% og 0,1 wt%.Í báðum varmaskiptum (45° og 90° helix horn) er meðalhitaflutningsafköst >1, sem gefur til kynna betri varmaflutningsstuðul og meðaltal Nusselts með spóluðum rörum samanborið við hefðbundnar rör.Ósamgildir (GNPs-SDBS@DW) nanófökvar sýndu meiri meðalhitaflutningsbata en samgildir (GNPs-COOH@DW) nanófökvar.Við Re = 900 var 0,1 wt% framförin á afköstum varmaflutnings -SDBS@GNPs fyrir varmaskiptina tvo (45° og 90° helixhorn) hæst með gildið 1,90.Þetta þýðir að samræmd TP áhrif eru mikilvægari við lægri vökvahraða (Reynolds tala)43 og auka ókyrrð.Vegna tilkomu margra hvirfla er hitaflutningsstuðullinn og meðalfjöldi Nusselt TT rör hærri en hefðbundinna röra, sem leiðir til þynnra jaðarlags.Eykur tilvist HP styrk ókyrrðar, blöndun vinnuvökvaflæðis og aukinn varmaflutning samanborið við grunnrör (án þess að setja inn snúið bönd)21.
Meðaltal Nusselt (heilix horn 45° og 90°) á móti Reynolds tölu fyrir ýmsa nanóvökva samanborið við hefðbundnar rör.
Myndir 13 og 14 sýna meðaltal núningsstuðuls (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) og þrýstingstap (\(\frac{{\Delta P} _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} um 45° og 90° fyrir hefðbundnar pípur sem nota DW nanófökva, (GNPs-SDBS@DW) og (GNPs-COOH@DW) jónaskiptari inniheldur ( 0,025 þyngd %, 0,05 þyngd % og 0,1 þyngd %). { {f}_{Plain} }\)) og þrýstingstap (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{Plain}}\}) minnkun.tilfellum, núningsstuðullinn og þrýstingstapið er hærra við lægri Reynolds tölur Meðalnúningsstuðullinn og þrýstingstapið er á milli 3,78 og 3,12 Meðalnúningsstuðullinn og þrýstingstapið sýna að (45° helix) horn og 90°) varmaskipti kosta þrisvar sinnum hærri en hefðbundnar rör.Að auki, þegar vinnuvökvinn flæðir á meiri hraða, minnkar núningsstuðullinn. Vandamálið kemur upp vegna þess að þegar Reynolds talan eykst, þykkt jaðarlagsins minnkar, sem leiðir til minnkunar á áhrifum kraftmikillar seigju á viðkomandi svæði, minnkunar á hraðahalla og skurðspennu og þar af leiðandi lækkunar á núningsstuðlinum21.Bætt lokunaráhrif vegna nærveru TT og aukinnar þyrils leiðir til marktækt hærra þrýstingstaps fyrir ólíkar TT rör en fyrir grunnrör.Að auki, bæði fyrir grunnpípuna og TT pípuna, má sjá að þrýstingsfallið eykst með hraða vinnuvökvans43.
Núningsstuðull (45° og 90° helix horn) á móti Reynolds tölu fyrir ýmsa nanóvökva samanborið við hefðbundnar rör.
Þrýstingstap (45° og 90° helix horn) sem fall af Reynolds tölu fyrir ýmsa nanóvökva miðað við hefðbundna rör.
Í stuttu máli sýnir mynd 15 árangursmatsviðmið (PEC) fyrir varmaskipta með 45° og 90° horn miðað við látlaus rör (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ )) í (0,025 wt.%, 0,05 wt.% og 0,1 wt.%) með því að nota DV, (VNP-SDBS@DV) og samgilda (VNP-COOH@DV) nanófökva.Gildið (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 í báðum tilfellum (45° og 90° helixhorn) í varmaskiptanum.Að auki nær (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) besta gildi sínu við Re = 11.000.90° varmaskiptir sýnir lítilsháttar aukningu á (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) samanborið við 45° varmaskipti., At Re = 11.000 0,1 wt%-GNPs@SDBS táknar hærri (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) gildi, td 1,25 fyrir 45° varmaskiptahorn og 1,27 fyrir 90° hornvarmaskipti.Það er hærra en eitt á öllum hundraðshlutum af massahlutfalli, sem gefur til kynna að rör með snúnum límbandsinnleggjum séu betri en hefðbundin rör.Athyglisvert er að bættur varmaflutningur sem límbandsinnleggin veitir leiddi til verulegrar aukningar á núningstapi22.
Skilvirkniviðmið fyrir Reynolds fjölda ýmissa nanófökva í tengslum við hefðbundnar rör (45° og 90° helixhorn).
Viðauki A sýnir straumlínur fyrir 45° og 90° varmaskipti við Re = 7000 með DW, 0,1 wt%-GNP-SDBS@DW og 0,1 wt%-GNP-COOH@DW.Straumlínurnar í þverplaninu eru mest áberandi eiginleiki áhrifa brenglaðra borðainnsetninga á aðalflæðið.Notkun 45° og 90° varmaskipta sýnir að hraðinn á nærveggsvæðinu er um það bil sá sami.Á sama tíma sýnir viðauki B útlínur hraða fyrir 45° og 90° varmaskipti við Re = 7000 með DW, 0,1 wt%-GNP-SDBS@DW og 0,1 wt%-GNP-COOH@DW.Hraðalykkjurnar eru á þremur mismunandi stöðum (sneiðar), til dæmis Plain-1 (P1 = −30mm), Plain-4 (P4 = 60mm) og Plain-7 (P7 = 150mm).Rennslishraði nálægt rörveggnum er minnstur og vökvahraði eykst í átt að miðju pípunnar.Að auki, þegar farið er í gegnum loftrásina, eykst svæði lághraða nálægt veggnum.Þetta er vegna vaxtar vatnsafnfræðilegra jaðarlagsins, sem eykur þykkt lághraðasvæðisins nálægt veggnum.Auk þess hækkar Reynolds talan heildarhraðastig í öllum þversniðum og dregur þar með úr þykkt lághraðasvæðisins í rásinni39.
Samgild og ósamgild virkuð grafen nanóblöð voru metin í snúnum límbandainnsetningum með 45° og 90° helixhornum.Varmaskiptarinn er tölulega leystur með því að nota SST k-omega ókyrrðarlíkanið við 7000 ≤ Re ≤ 17000. Hitaeðlisfræðilegir eiginleikar eru reiknaðir við Tin = 308 K. Hitaðu samtímis snúna rörvegginn við stöðugt hitastig 330 K. COOH@DV) var þynnt í þremur massa magni, til dæmis (0,025 þyngd%, 0,05 þyngd% og 0,1 þyngd%).Núverandi rannsókn tók til sex meginþátta: úttakshitastig, varmaflutningsstuðull, meðaltal Nusselt, núningsstuðull, þrýstingstap og árangursmatsviðmið.Hér eru helstu niðurstöður:
Meðalhitastig úttaks (\({{T}_{út}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) er alltaf minna en 1, sem þýðir að ódreifður Úttakshitastig gildisgildis (ZNP-SDBS@DV) og samgildra (ZNP-COOH@DV) nanófökva er lægra en grunnvökvans.Á sama tíma er meðalúttakshitastig (\({{T}_{út}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\))) gildi > 1, sem gefur til kynna staðreynd að (45° og 90° helix horn) er úttakshitastigið hærra en með hefðbundnum rörum.
Í báðum tilfellum sýna meðalgildi varmaflutningseiginleika (nanofluid/grunnvökva) og (snúið rör/venjulegt rör) alltaf >1.Ósamgildir (GNPs-SDBS@DW) nanófökvar sýndu hærri meðaltalsaukningu á hitaflutningi, sem samsvarar samgildum (GNPs-COOH@DW) nanófökum.
Meðalnúnistuðullinn (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) fyrir ósamgilda (VNP-SDBS@DW) og samgilda (VNP-COOH@DW) nanófökva er alltaf ≈1 .núningur á ósamgildum (ZNP-SDBS@DV) og samgildum (ZNP-COOH@DV) nanófökva (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) fyrir alltaf > 3.
Í báðum tilfellum (45° og 90° helix horn) sýndu nanöfökurnar (GNPs-SDBS@DW) hærri (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0,025 þyngd ,% fyrir 2,04%, 0,05 þyngd% fyrir 2,46% og 0,1 þyngd% fyrir 3,44%.Á sama tíma sýndu (GNPs-COOH@DW) nanófökvar lægri (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) úr 1,31% fyrir 0,025 wt.% í 1,65% er 0,05 % miðað við þyngd.Að auki er meðalþrýstingstap (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) af ósamgildum (GNPs-SDBS@DW) og samgildum (GNPs-COOH@DW) ))) nanóvökvar alltaf >3.
Í báðum tilfellum (45° og 90° helix horn), sýndu nanofökvar (GNPs-SDBS@DW) hærra (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW gildi) td 0,025 þyngd% – 1,17, 0,05 þyngd% – 1,19, 0,1 þyngd% – 1,26.Í þessu tilviki eru gildi (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) með því að nota (GNPs-COOH@DW) nanöfökva 1,02 fyrir 0,025 wt.%, 1,05 fyrir 0 , 05 wt.% og 1,02 er 0,1% miðað við þyngd.Að auki, við Re = 11.000, sýndu 0,1 wt%-GNPs@SDBS hærri gildi (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), eins og 1,25 fyrir 45° helixhorn og 90° helixhorn 1,27.
Thianpong, C. o.fl.Fjölnota hagræðing á nanóvökva títantvíoxíð/vatnsflæði í varmaskiptanum, aukið með snúnum borði innskotum með delta vængjum.innri J. Hot.vísindin.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG og Jawaerde, C. Tilraunarannsókn á vökvaflæði utan Newtons í belgjum settum inn með dæmigerðum og V-laga snúnum böndum.Hita- og massaflutningur 55, 937–951 (2019).
Dong, X. o.fl.Tilraunarannsókn á varmaflutningseiginleikum og flæðisviðnámi spíral-snúinna pípulaga varmaskipta [J].Notkunarhitastig.verkefni.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS Bættur varmaflutningur í ólgandi rásarflæði með skáhallum aðskilnaðaruggum.staðbundnar rannsóknir.hitastig.verkefni.3, 1–10 (2014).
Pósttími: 17. mars 2023