Komponen kimia tiub bergelung keluli tahan karat 304, Analisis termodinamik bagi helaian nano graphene berfungsi secara kovalen dan bukan kovalen dalam tiub bulat yang dilengkapi dengan turbulator

Terima kasih kerana melawat Nature.com.Anda menggunakan versi penyemak imbas dengan sokongan CSS terhad.Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer).Di samping itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami menunjukkan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Peluncur menunjukkan tiga artikel setiap slaid.Gunakan butang belakang dan seterusnya untuk bergerak melalui slaid, atau butang pengawal slaid di hujung untuk bergerak melalui setiap slaid.

304 10*1mm Tiub bergelung keluli tahan karat di china

Saiz: 3/4 inci, 1/2 inci, 1 inci, 3 inci, 2 inci

Panjang Paip Unit: 6 meter

Gred Keluli: 201, 304 DAN 316

Gred: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,

Bahan: KELULI KANTAI

Keadaan: Baru

Bendalir nano kovalen dan bukan kovalen telah diuji dalam tiub bulat yang dilengkapi dengan sisipan pita berpintal dengan sudut heliks 45° dan 90°.Nombor Reynolds ialah 7000 ≤ Re ≤ 17000, sifat termofizik dinilai pada 308 K. Model fizikal diselesaikan secara berangka menggunakan model kelikatan turbulen dua parameter (SST k-omega turbulence).Kepekatan (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, dan 0.1 wt.%) daripada cecair nano ZNP-SDBS@DV dan ZNP-COOH@DV telah dipertimbangkan dalam kerja.Dinding tiub berpintal dipanaskan pada suhu malar 330 K. Enam parameter telah dipertimbangkan dalam kajian semasa: suhu keluar, pekali pemindahan haba, nombor Nusselt purata, pekali geseran, kehilangan tekanan, dan kriteria penilaian prestasi.Dalam kedua-dua kes (sudut heliks 45° dan 90°), cecair nano ZNP-SDBS@DV menunjukkan ciri-ciri terma-hidraulik yang lebih tinggi daripada ZNP-COOH@DV, dan ia meningkat dengan peningkatan pecahan jisim, contohnya, 0.025 wt., dan 0.05 wt.ialah 1.19.% dan 1.26 – 0.1 wt.%.Dalam kedua-dua kes (sudut heliks 45° dan 90°), nilai ciri termodinamik apabila menggunakan GNP-COOH@DW ialah 1.02 untuk 0.025% berat, 1.05 untuk 0.05% berat.dan 1.02 untuk 0.1% berat.
Penukar haba ialah peranti termodinamik 1 yang digunakan untuk memindahkan haba semasa operasi penyejukan dan pemanasan.Sifat terma-hidraulik penukar haba meningkatkan pekali pemindahan haba dan mengurangkan rintangan bendalir kerja.Beberapa kaedah telah dibangunkan untuk meningkatkan pemindahan haba, termasuk penambah pergolakan2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 dan cecair nano12,13,14,15.Penyisipan pita berpintal adalah salah satu kaedah yang paling berjaya untuk meningkatkan pemindahan haba dalam penukar haba kerana kemudahan penyelenggaraan dan kos yang rendah7,16.
Dalam satu siri kajian eksperimen dan pengiraan, sifat hidroterma campuran cecair nano dan penukar haba dengan sisipan pita berpintal telah dikaji.Dalam kerja eksperimen, sifat hidroterma tiga cecair nano logam yang berbeza (Ag@DW, Fe@DW dan Cu@DW) telah dikaji dalam penukar haba pita terpintal jarum (STT)17.Berbanding dengan paip asas, pekali pemindahan haba STT bertambah baik sebanyak 11% dan 67%.Susun atur SST adalah yang terbaik dari sudut ekonomi dari segi kecekapan dengan parameter α = β = 0.33.Di samping itu, peningkatan 18.2% dalam n diperhatikan dengan Ag@DW, walaupun peningkatan maksimum dalam kehilangan tekanan hanya 8.5%.Proses fizikal pemindahan haba dan kehilangan tekanan dalam paip sepusat dengan dan tanpa turbulator bergelung telah dikaji menggunakan aliran turbulen bagi cecair nano Al2O3@DW dengan perolakan paksa.Purata nombor Nusselt maksimum (Nuavg) dan kehilangan tekanan diperhatikan pada Re = 20,000 apabila pic gegelung = 25 mm dan Bendalir nano Al2O3@DW 1.6 vol.%.Kajian makmal juga telah dijalankan untuk mengkaji pemindahan haba dan ciri kehilangan tekanan bagi cecair nano graphene oxide (GO@DW) yang mengalir melalui tiub hampir bulat dengan sisipan WC.Keputusan menunjukkan bahawa 0.12 vol%-GO@DW meningkatkan pekali pemindahan haba perolakan sebanyak kira-kira 77%.Dalam kajian eksperimen lain, cecair nano (TiO2@DW) telah dibangunkan untuk mengkaji ciri terma-hidraulik tiub berlesung pipit yang dipasang dengan sisipan pita berpintal20.Kecekapan hidroterma maksimum 1.258 dicapai menggunakan 0.15 vol%-TiO2@DW yang dibenamkan dalam aci condong 45° dengan faktor pusingan 3.0.Model simulasi fasa tunggal dan dua fasa (hibrid) mengambil kira aliran dan pemindahan haba cecair nano CuO@DW pada pelbagai kepekatan pepejal (1–4% vol.%)21.Kecekapan terma maksimum tiub yang dimasukkan dengan satu pita berpintal ialah 2.18, dan tiub yang dimasukkan dengan dua pita berpintal di bawah keadaan yang sama ialah 2.04 (model dua fasa, Re = 36,000 dan 4 jilid%).Aliran cecair nano turbulen bukan Newton bagi karboksimetil selulosa (CMC) dan kuprum oksida (CuO) dalam paip utama dan paip dengan sisipan berpintal telah dikaji.Nuavg menunjukkan peningkatan sebanyak 16.1% (untuk saluran paip utama) dan 60% (untuk saluran paip bergelung dengan nisbah (H/D = 5)).Secara amnya, nisbah twist-to-ribbon yang lebih rendah menghasilkan pekali geseran yang lebih tinggi.Dalam kajian eksperimen, kesan paip dengan pita terpintal (TT) dan gegelung (VC) terhadap sifat pemindahan haba dan pekali geseran telah dikaji menggunakan cecair nano CuO@DW.Menggunakan 0.3 vol.%-CuO@DW pada Re = 20,000 memungkinkan untuk meningkatkan pemindahan haba dalam paip VK-2 kepada nilai maksimum 44.45%.Di samping itu, apabila menggunakan kabel pasangan terpiuh dan sisipan gegelung di bawah keadaan sempadan yang sama, pekali geseran meningkat dengan faktor 1.17 dan 1.19 berbanding DW.Secara amnya, kecekapan haba cecair nano yang dimasukkan ke dalam gegelung adalah lebih baik daripada cecair nano yang dimasukkan ke dalam wayar terkandas.Ciri isipadu bagi aliran cecair nano bergelora (MWCNT@DW) telah dikaji di dalam tiub mendatar yang dimasukkan ke dalam dawai lingkaran.Parameter prestasi terma ialah > 1 untuk semua kes, menunjukkan bahawa gabungan cecair nano dengan sisipan gegelung meningkatkan pemindahan haba tanpa menggunakan kuasa pam.Abstrak—Ciri-ciri hidroterma penukar haba dua paip dengan pelbagai sisipan yang diperbuat daripada pita berbentuk V (VcTT) berpintal-pintal yang diubah suai telah dikaji dalam keadaan aliran bergelora bagi cecair nano Al2O3 + TiO2@DW.Berbanding dengan DW dalam tiub asas, Nuavg mempunyai peningkatan ketara sebanyak 132% dan pekali geseran sehingga 55%.Selain itu, kecekapan tenaga nanokomposit Al2O3+TiO2@DW dalam penukar haba dua paip26 telah dibincangkan.Dalam kajian mereka, mereka mendapati bahawa penggunaan Al2O3 + TiO2@DW dan TT meningkatkan kecekapan exergy berbanding DW.Dalam penukar haba tiub sepusat dengan turbulator VcTT, Singh dan Sarkar27 menggunakan bahan perubahan fasa (PCM), cecair nano komposit tunggal/nano terpencar (Al2O3@DW dengan PCM dan Al2O3 + PCM).Mereka melaporkan bahawa pemindahan haba dan kehilangan tekanan meningkat apabila pekali twist berkurangan dan kepekatan nanopartikel meningkat.Faktor kedalaman takuk-V yang lebih besar atau faktor lebar yang lebih kecil boleh memberikan pemindahan haba dan kehilangan tekanan yang lebih besar.Selain itu, graphene-platinum (Gr-Pt) telah digunakan untuk menyiasat haba, geseran, dan kadar penjanaan entropi keseluruhan dalam tiub dengan sisipan 2-TT28.Kajian mereka menunjukkan bahawa peratusan yang lebih kecil (Gr-Pt) mengurangkan penjanaan entropi haba dengan ketara berbanding dengan perkembangan entropi geseran yang lebih tinggi.Bendalir nano Al2O3@MgO campuran dan WC kon boleh dianggap sebagai campuran yang baik, kerana nisbah yang meningkat (h/Δp) boleh meningkatkan prestasi hidroterma penukar haba dua tiub 29 .Model berangka digunakan untuk menilai prestasi penjimatan tenaga dan persekitaran penukar haba dengan pelbagai cecair nano hibrid tiga bahagian (THNF) (Al2O3 + graphene + MWCNT) yang digantung dalam DW30.Disebabkan oleh Kriteria Penilaian Prestasi (PEC) dalam julat 1.42–2.35, gabungan Sisipan Turbulizer Berpintal Tertekan (DTTI) dan (Al2O3 + Graphene + MWCNT) diperlukan.
Sehingga kini, sedikit perhatian telah diberikan kepada peranan fungsi kovalen dan bukan kovalen dalam aliran hidrodinamik dalam cecair terma.Tujuan khusus kajian ini adalah untuk membandingkan ciri-ciri terma-hidraulik bagi cecair nano (ZNP-SDBS@DV) dan (ZNP-COOH@DV) dalam sisipan pita berpintal dengan sudut heliks 45° dan 90°.Sifat termofizik diukur pada Timah = 308 K. Dalam kes ini, tiga pecahan jisim telah diambil kira dalam proses perbandingan, seperti (0.025 wt.%, 0.05 wt.% dan 0.1 wt.%).Pemindahan tegasan ricih dalam model aliran turbulen 3D (SST k-ω) digunakan untuk menyelesaikan ciri terma-hidraulik.Oleh itu, kajian ini memberi sumbangan penting kepada kajian sifat positif (pemindahan haba) dan sifat negatif (penurunan tekanan pada geseran), menunjukkan ciri terma-hidraulik dan pengoptimuman cecair kerja sebenar dalam sistem kejuruteraan tersebut.
Konfigurasi asas ialah paip licin (L = 900 mm dan Dh = 20 mm).Dimensi pita berpintal yang dimasukkan (panjang = 20 mm, ketebalan = 0.5 mm, profil = 30 mm).Dalam kes ini, panjang, lebar dan lejang profil lingkaran adalah masing-masing 20 mm, 0.5 mm dan 30 mm.Pita berpintal condong pada 45° dan 90°.Pelbagai cecair kerja seperti DW, cecair nano bukan kovalen (GNF-SDBS@DW) dan cecair nano kovalen (GNF-COOH@DW) pada Tin = 308 K, tiga kepekatan jisim berbeza dan nombor Reynolds yang berbeza.Ujian dijalankan di dalam penukar haba.Dinding luar tiub lingkaran dipanaskan pada suhu permukaan malar 330 K untuk menguji parameter untuk meningkatkan pemindahan haba.
Pada rajah.1 secara skematik menunjukkan tiub pemasukan pita berpintal dengan keadaan sempadan yang berkenaan dan kawasan bersirat.Seperti yang dinyatakan sebelum ini, keadaan sempadan halaju dan tekanan dikenakan pada bahagian masuk dan keluar heliks.Pada suhu permukaan yang malar, keadaan tidak tergelincir dikenakan pada dinding paip.Simulasi berangka semasa menggunakan penyelesaian berasaskan tekanan.Pada masa yang sama, program (ANSYS FLUENT 2020R1) digunakan untuk menukar persamaan pembezaan separa (PDE) kepada sistem persamaan algebra menggunakan kaedah volum terhingga (FMM).Kaedah SIMPLE tertib kedua (kaedah separa tersirat untuk persamaan bergantung tekanan berjujukan) adalah berkaitan dengan tekanan halaju.Perlu ditekankan bahawa penumpuan baki bagi persamaan jisim, momentum dan tenaga adalah masing-masing kurang daripada 103 dan 106.
p Gambar rajah domain fizikal dan pengiraan: (a) sudut heliks 90°, (b) sudut heliks 45°, (c) tiada bilah heliks.
Model homogen digunakan untuk menerangkan sifat bendalir nano.Dengan memasukkan bahan nano ke dalam cecair asas (DW), cecair berterusan dengan sifat terma yang sangat baik terbentuk.Dalam hal ini, suhu dan halaju bendalir asas dan bahan nano mempunyai nilai yang sama.Disebabkan oleh teori dan andaian di atas, aliran satu fasa yang cekap berfungsi dalam kajian ini.Beberapa kajian telah menunjukkan keberkesanan dan kebolehgunaan teknik fasa tunggal untuk aliran cecair nano31,32.
Aliran cecair nano mestilah bergelora Newton, tidak boleh mampat dan pegun.Kerja mampatan dan pemanasan likat adalah tidak relevan dalam kajian ini.Di samping itu, ketebalan dinding dalaman dan luaran paip tidak diambil kira.Oleh itu, persamaan jisim, momentum dan pemuliharaan tenaga yang mentakrifkan model haba boleh dinyatakan seperti berikut:
dengan \(\overrightarrow{V}\) ialah vektor halaju min, Keff = K + Kt ialah kekonduksian terma berkesan bagi cecair nano kovalen dan bukan kovalen, dan ε ialah kadar pelesapan tenaga.Sifat termofizik berkesan cecair nano, termasuk ketumpatan (ρ), kelikatan (μ), kapasiti haba tentu (Cp) dan kekonduksian terma (k), ditunjukkan dalam jadual, diukur semasa kajian eksperimen pada suhu 308 K1 apabila digunakan dalam simulator ini.
Simulasi berangka aliran cecair nano turbulen dalam tiub konvensional dan TT telah dilakukan pada nombor Reynolds 7000 ≤ Re ≤ 17000. Simulasi dan pekali pemindahan haba perolakan ini dianalisis menggunakan model turbulens κ-ω Mentor bagi pemindahan tegasan ricih (SST) secara purata ke atas Reynolds. model Navier-Stokes, yang biasa digunakan dalam penyelidikan aerodinamik.Di samping itu, model berfungsi tanpa fungsi dinding dan tepat berhampiran dinding 35,36.(SST) κ-ω persamaan yang mengawal model pergolakan adalah seperti berikut:
dengan \(S\) ialah nilai kadar terikan, dan \(y\) ialah jarak ke permukaan bersebelahan.Sementara itu, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) dan \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) menandakan semua pemalar model.F1 dan F2 adalah fungsi bercampur.Nota: F1 = 1 dalam lapisan sempadan, 0 dalam aliran yang akan datang.
Parameter penilaian prestasi digunakan untuk mengkaji pemindahan haba perolakan bergelora, aliran cecair nano kovalen dan bukan kovalen, contohnya31:
Dalam konteks ini, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) dan (\(\mu\)) digunakan untuk ketumpatan, halaju bendalir , diameter hidraulik dan kelikatan dinamik.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) – kapasiti haba tentu dan kekonduksian terma bagi bendalir yang mengalir.Juga, (\(\dot{m}\)) merujuk kepada aliran jisim dan (\({T}_{keluar}-{T}_{in}\)) merujuk kepada perbezaan suhu masuk dan keluar.(NFs) merujuk kepada kovalen, cecair nano bukan kovalen, dan (DW) merujuk kepada air suling (bendalir asas).\({A}_{s} = \pi DL\), \({\ overline{T}}_{f}=\frac{\ left({T}_{keluar}-{T}_{in }\kanan)}{2}\) dan \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
Sifat termofizik cecair asas (DW), cecair nano bukan kovalen (GNF-SDBS@DW), dan cecair nano kovalen (GNF-COOH@DW) telah diambil daripada literatur yang diterbitkan (kajian eksperimen), Sn = 308 K, sebagai ditunjukkan dalam Jadual 134. Dalam eksperimen tipikal untuk mendapatkan cecair nano bukan kovalen (GNP-SDBS@DW) dengan peratusan jisim yang diketahui, gram tertentu GNP primer pada mulanya ditimbang pada neraca digital.Nisbah berat SDBS/KNK asli ialah (0.5:1) berwajaran dalam DW.Dalam kes ini, cecair nano kovalen (COOH-GNP@DW) telah disintesis dengan menambahkan kumpulan karboksil ke permukaan GNP menggunakan medium berasid kuat dengan nisbah isipadu (1:3) HNO3 dan H2SO4.Bendalir nano kovalen dan bukan kovalen digantung dalam DW pada tiga peratusan berat yang berbeza seperti 0.025 wt%, 0.05 wt%.dan 0.1% daripada jisim.
Ujian kebebasan jejaring telah dijalankan dalam empat domain pengiraan yang berbeza untuk memastikan saiz jejaring tidak menjejaskan simulasi.Dalam kes paip kilasan 45°, bilangan unit dengan saiz unit 1.75 mm ialah 249,033, bilangan unit dengan saiz unit 2 mm ialah 307,969, bilangan unit dengan saiz unit 2.25 mm ialah 421,406, dan bilangan unit dengan saiz unit 2 .5 mm 564 940 masing-masing.Di samping itu, dalam contoh paip berpintal 90°, bilangan elemen dengan saiz elemen 1.75 mm ialah 245,531, bilangan elemen dengan saiz elemen 2 mm ialah 311,584, bilangan elemen dengan saiz elemen 2.25 mm ialah 422,708, dan bilangan elemen dengan saiz elemen 2.5 mm masing-masing ialah 573,826.Ketepatan bacaan sifat terma seperti (Tout, htc dan Nuavg) meningkat apabila bilangan elemen berkurangan.Pada masa yang sama, ketepatan nilai pekali geseran dan penurunan tekanan menunjukkan tingkah laku yang sama sekali berbeza (Rajah 2).Grid (2) digunakan sebagai kawasan grid utama untuk menilai ciri terma-hidraulik dalam kes simulasi.
Menguji prestasi pemindahan haba dan penurunan tekanan secara bebas daripada mesh menggunakan pasangan tiub DW yang dipintal pada 45° dan 90°.
Keputusan berangka semasa telah disahkan untuk prestasi pemindahan haba dan pekali geseran menggunakan korelasi dan persamaan empirikal yang terkenal seperti Dittus-Belter, Petukhov, Gnelinsky, Notter-Rouse dan Blasius.Perbandingan telah dijalankan di bawah keadaan 7000≤Re≤17000.Menurut rajah.3, ralat purata dan maksimum antara keputusan simulasi dan persamaan pemindahan haba ialah 4.050 dan 5.490% (Dittus-Belter), 9.736 dan 11.33% (Petukhov), 4.007 dan 7.483% (Gnelinsky), dan 3.883% dan 4.93% Nott-Belter).Mawar).Dalam kes ini, ralat purata dan maksimum antara keputusan simulasi dan persamaan pekali geseran ialah 7.346% dan 8.039% (Blasius) dan 8.117% dan 9.002% (Petukhov), masing-masing.
Pemindahan haba dan sifat hidrodinamik DW pada pelbagai nombor Reynolds menggunakan pengiraan berangka dan korelasi empirik.
Bahagian ini membincangkan sifat terma bukan kovalen (LNP-SDBS) dan kovalen (LNP-COOH) cecair nano akueus pada tiga pecahan jisim yang berbeza dan nombor Reynolds sebagai purata relatif kepada cecair asas (DW).Dua geometri penukar haba tali pinggang bergelung (sudut heliks 45° dan 90°) dibincangkan untuk 7000 ≤ Re ≤ 17000. Dalam rajah.4 menunjukkan suhu purata semasa keluar cecair nano ke dalam cecair asas (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ DW } } \) ) pada (0.025% berat, 0.05% berat dan 0.1% berat).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) sentiasa kurang daripada 1, yang bermaksud bahawa suhu alur keluar ialah cecair nano bukan kovalen (VNP-SDBS) dan kovalen (VNP-COOH) berada di bawah suhu di salur keluar cecair asas.Pengurangan terendah dan tertinggi ialah 0.1 wt%-COOH@GNPs dan 0.1 wt%-SDBS@GNPs, masing-masing.Fenomena ini disebabkan oleh peningkatan dalam nombor Reynolds pada pecahan jisim malar, yang membawa kepada perubahan sifat bendalir nano (iaitu ketumpatan dan kelikatan dinamik).
Rajah 5 dan 6 menunjukkan purata ciri pemindahan haba bagi bendalir nano kepada bendalir asas (DW) pada (0.025 wt.%, 0.05 wt.% dan 0.1 wt.%).Purata sifat pemindahan haba sentiasa lebih besar daripada 1, yang bermaksud bahawa sifat pemindahan haba bukan kovalen (LNP-SDBS) dan kovalen (LNP-COOH) cecair nano dipertingkatkan berbanding dengan bendalir asas.0.1 wt%-COOH@GNPs dan 0.1 wt%-SDBS@GNPs masing-masing mencapai keuntungan terendah dan tertinggi.Apabila nombor Reynolds bertambah disebabkan percampuran bendalir yang lebih besar dan pergolakan dalam paip 1, prestasi pemindahan haba bertambah baik.Bendalir melalui celah kecil mencapai halaju yang lebih tinggi, menghasilkan halaju/lapisan sempadan haba yang lebih nipis, yang meningkatkan kadar pemindahan haba.Menambah lebih banyak nanopartikel pada cecair asas boleh menghasilkan kedua-dua keputusan positif dan negatif.Kesan berfaedah termasuk perlanggaran nanopartikel yang meningkat, keperluan kekonduksian terma bendalir yang menggalakkan, dan pemindahan haba yang dipertingkatkan.
Pekali pemindahan haba cecair nano kepada bendalir asas bergantung pada nombor Reynolds untuk tiub 45° dan 90°.
Pada masa yang sama, kesan negatif ialah peningkatan dalam kelikatan dinamik cecair nano, yang mengurangkan mobiliti cecair nano, dengan itu mengurangkan purata nombor Nusselt (Nuavg).Peningkatan kekonduksian terma cecair nano (ZNP-SDBS@DW) dan (ZNP-COOH@DW) sepatutnya disebabkan oleh gerakan Brown dan mikrokonveksi nanozarah graphene yang terampai dalam DW37.Kekonduksian terma cecair nano (ZNP-COOH@DV) adalah lebih tinggi daripada cecair nano (ZNP-SDBS@DV) dan air suling.Menambah lebih banyak bahan nano pada bendalir asas meningkatkan kekonduksian termanya (Jadual 1)38.
Rajah 7 menggambarkan pekali purata geseran cecair nano dengan bendalir asas (DW) (f(NFs)/f(DW)) dalam peratus jisim (0.025%, 0.05% dan 0.1%).Pekali geseran purata sentiasa ≈1, yang bermaksud bahawa cecair nano bukan kovalen (GNF-SDBS@DW) dan kovalen (GNF-COOH@DW) mempunyai pekali geseran yang sama dengan bendalir asas.Penukar haba dengan ruang yang kurang mewujudkan lebih banyak halangan aliran dan meningkatkan geseran aliran1.Pada asasnya, pekali geseran meningkat sedikit dengan peningkatan pecahan jisim cecair nano.Kehilangan geseran yang lebih tinggi disebabkan oleh peningkatan kelikatan dinamik cecair nano dan peningkatan tegasan ricih pada permukaan dengan peratusan jisim nanographene yang lebih tinggi dalam cecair asas.Jadual (1) menunjukkan bahawa kelikatan dinamik cecair nano (ZNP-SDBS@DV) adalah lebih tinggi daripada cecair nano (ZNP-COOH@DV) pada peratusan berat yang sama, yang dikaitkan dengan penambahan kesan permukaan.agen aktif pada cecair nano bukan kovalen.
Pada rajah.8 menunjukkan cecair nano berbanding dengan cecair asas (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) pada (0.025%, 0.05% dan 0.1% ).Bendalir nano bukan kovalen (GNPs-SDBS@DW) menunjukkan kehilangan tekanan purata yang lebih tinggi, dan dengan peningkatan peratusan jisim kepada 2.04% untuk 0.025% berat, 2.46% untuk 0.05% berat.dan 3.44% untuk 0.1% berat.dengan pembesaran kes (sudut heliks 45° dan 90°).Sementara itu, cecair nano (GNPs-COOH@DW) menunjukkan kehilangan tekanan purata yang lebih rendah, meningkat daripada 1.31% pada 0.025% berat.sehingga 1.65% pada 0.05% berat.Purata kehilangan tekanan 0.05 wt.%-COOH@NP dan 0.1 wt.%-COOH@NP ialah 1.65%.Seperti yang dapat dilihat, penurunan tekanan meningkat dengan peningkatan nombor Re dalam semua kes.Penurunan tekanan meningkat pada nilai Re tinggi ditunjukkan oleh pergantungan langsung pada aliran volum.Oleh itu, nombor Re yang lebih tinggi dalam tiub membawa kepada penurunan tekanan yang lebih tinggi, yang memerlukan peningkatan kuasa pam39,40.Di samping itu, kehilangan tekanan lebih tinggi disebabkan oleh keamatan pusaran dan pergolakan yang lebih tinggi yang dihasilkan oleh kawasan permukaan yang lebih besar, yang meningkatkan interaksi tekanan dan daya inersia dalam lapisan sempadan1.
Secara umum, kriteria penilaian prestasi (PEC) untuk cecair nano bukan kovalen (VNP-SDBS@DW) dan kovalen (VNP-COOH@DW) ditunjukkan dalam Rajah.9. Bendalir nano (ZNP-SDBS@DV) menunjukkan nilai PEC yang lebih tinggi daripada (ZNP-COOH@DV) dalam kedua-dua kes (sudut heliks 45° dan 90°) dan ia telah diperbaiki dengan meningkatkan pecahan jisim, contohnya, 0.025 berat.%.ialah 1.17, 0.05 wt.% ialah 1.19 dan 0.1 wt.% ialah 1.26.Sementara itu, nilai PEC yang menggunakan cecair nano (GNPs-COOH@DW) ialah 1.02 untuk 0.025 wt%, 1.05 untuk 0.05 wt%, 1.05 untuk 0.1 wt%.dalam kedua-dua kes (sudut heliks 45° dan 90°).1.02.Sebagai peraturan, dengan peningkatan dalam nombor Reynolds, kecekapan terma-hidraulik berkurangan dengan ketara.Apabila nombor Reynolds bertambah, penurunan dalam pekali kecekapan terma-hidraulik dikaitkan secara sistematik dengan peningkatan dalam (NuNFs/NuDW) dan penurunan dalam (fNFs/fDW).
Sifat hidroterma cecair nano berkenaan dengan cecair asas bergantung pada nombor Reynolds untuk tiub dengan sudut 45° dan 90°.
Bahagian ini membincangkan sifat terma air (DW), bukan kovalen (VNP-SDBS@DW), dan kovalen (VNP-COOH@DW) cecair nano pada tiga kepekatan jisim yang berbeza dan nombor Reynolds.Dua geometri penukar haba tali pinggang bergelung telah dipertimbangkan dalam julat 7000 ≤ Re ≤ 17000 berkenaan dengan paip konvensional (sudut heliks 45° dan 90°) untuk menilai prestasi purata terma-hidraulik.Pada rajah.10 menunjukkan suhu air dan cecair nano di salur keluar sebagai purata menggunakan (sudut heliks 45° dan 90°) untuk paip biasa (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {T} __{keluar}}_{Biasa}}\)).Bendalir nano bukan kovalen (GNP-SDBS@DW) dan kovalen (GNP-COOH@DW) mempunyai tiga pecahan berat yang berbeza seperti 0.025 wt%, 0.05 wt% dan 0.1 wt%.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.11, nilai purata suhu alur keluar (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\)) > 1, menunjukkan bahawa (45° dan 90° sudut heliks) suhu di alur keluar penukar haba adalah lebih ketara daripada paip konvensional, disebabkan oleh keamatan pergolakan yang lebih besar dan pencampuran cecair yang lebih baik.Di samping itu, suhu di salur keluar DW, cecair nano bukan kovalen dan kovalen menurun dengan peningkatan nombor Reynolds.Bendalir asas (DW) mempunyai purata suhu keluaran tertinggi.Manakala, nilai terendah merujuk kepada 0.1 wt%-SDBS@GNPs.Bendalir nano bukan kovalen (GNPs-SDBS@DW) menunjukkan suhu keluaran purata yang lebih rendah berbanding cecair nano kovalen (GNPs-COOH@DW).Oleh kerana pita berpintal menjadikan medan aliran lebih bercampur, fluks haba dekat dinding boleh lebih mudah melalui cecair, meningkatkan suhu keseluruhan.Nisbah twist-to-tape yang lebih rendah menghasilkan penembusan yang lebih baik dan seterusnya pemindahan haba yang lebih baik.Sebaliknya, dapat dilihat bahawa pita yang digulung mengekalkan suhu yang lebih rendah pada dinding, yang seterusnya meningkatkan Nuavg.Untuk sisipan pita berpintal, nilai Nuavg yang lebih tinggi menunjukkan pemindahan haba perolakan yang lebih baik dalam tiub22.Disebabkan oleh laluan aliran meningkat dan pencampuran dan pergolakan tambahan, masa tinggal meningkat, mengakibatkan peningkatan suhu cecair di alur keluar41.
Nombor Reynolds pelbagai cecair nano berbanding dengan suhu keluar tiub konvensional (45° dan 90° sudut heliks).
Pekali pemindahan haba (45° dan 90° sudut heliks) berbanding nombor Reynolds untuk pelbagai cecair nano berbanding tiub konvensional.
Mekanisme utama pemindahan haba pita bergelung yang dipertingkatkan adalah seperti berikut: 1. Mengurangkan diameter hidraulik tiub pertukaran haba membawa kepada peningkatan dalam halaju aliran dan kelengkungan, yang seterusnya meningkatkan tegasan ricih pada dinding dan menggalakkan pergerakan sekunder.2. Disebabkan oleh penyumbatan pita penggulungan, kelajuan pada dinding paip meningkat, dan ketebalan lapisan sempadan berkurangan.3. Aliran lingkaran di belakang tali pinggang berpintal membawa kepada peningkatan kelajuan.4. Pusaran teraruh meningkatkan percampuran bendalir antara kawasan tengah dan dinding berhampiran aliran42.Pada rajah.11 dan rajah.12 menunjukkan sifat pemindahan haba DW dan cecair nano, contohnya (pekali pemindahan haba dan purata nombor Nusselt) sebagai purata menggunakan tiub pemasukan pita terpiuh berbanding tiub konvensional.Bendalir nano bukan kovalen (GNP-SDBS@DW) dan kovalen (GNP-COOH@DW) mempunyai tiga pecahan berat yang berbeza seperti 0.025 wt%, 0.05 wt% dan 0.1 wt%.Dalam kedua-dua penukar haba (sudut heliks 45° dan 90°) purata prestasi pemindahan haba ialah >1, menunjukkan peningkatan dalam pekali pemindahan haba dan purata nombor Nusselt dengan tiub bergelung berbanding tiub konvensional.Bendalir nano bukan kovalen (GNPs-SDBS@DW) menunjukkan peningkatan purata pemindahan haba yang lebih tinggi daripada cecair nano kovalen (GNPs-COOH@DW).Pada Re = 900, peningkatan 0.1 wt% dalam prestasi pemindahan haba -SDBS@GNPs untuk dua penukar haba (sudut heliks 45° dan 90°) adalah yang tertinggi dengan nilai 1.90.Ini bermakna kesan TP seragam adalah lebih penting pada halaju bendalir yang lebih rendah (nombor Reynolds)43 dan meningkatkan keamatan turbulensi.Disebabkan pengenalan berbilang vorteks, pekali pemindahan haba dan purata bilangan Nusselt tiub TT adalah lebih tinggi daripada tiub konvensional, menghasilkan lapisan sempadan yang lebih nipis.Adakah kehadiran HP meningkatkan keamatan pergolakan, pencampuran aliran bendalir kerja dan pemindahan haba yang dipertingkatkan berbanding dengan paip asas (tanpa memasukkan pita berpintal-pintal)21.
Purata nombor Nusselt (sudut heliks 45° dan 90°) berbanding nombor Reynolds untuk pelbagai cecair nano berbanding tiub konvensional.
Rajah 13 dan 14 menunjukkan purata pekali geseran (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) dan kehilangan tekanan (\(\frac{{\Delta P} _ {Twisted}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} kira-kira 45° dan 90° untuk paip konvensional yang menggunakan cecair nano DW, (GNPs-SDBS@DW) dan (GNPs-COOH@DW) penukar ion mengandungi ( 0.025 wt %, 0.05 wt % dan 0.1 wt %). { {f}_{Plain} }\)) dan kehilangan tekanan (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{Plain}}\}) berkurangan. kes, pekali geseran dan kehilangan tekanan adalah lebih tinggi pada nombor Reynolds yang lebih rendah. Purata pekali geseran dan kehilangan tekanan adalah antara 3.78 dan 3.12 Purata pekali geseran dan kehilangan tekanan menunjukkan bahawa (45° heliks sudut dan 90°) kos penukar haba tiga kali lebih tinggi daripada paip konvensional.Selain itu, apabila bendalir kerja mengalir pada kelajuan yang lebih tinggi, pekali geseran berkurangan. Masalah timbul kerana apabila nombor Reynolds meningkat, ketebalan lapisan sempadan berkurangan, yang membawa kepada penurunan dalam kesan kelikatan dinamik pada kawasan yang terjejas, penurunan dalam kecerunan halaju dan tegasan ricih dan, akibatnya, penurunan dalam pekali geseran21.Kesan sekatan yang bertambah baik disebabkan kehadiran TT dan pusaran yang meningkat mengakibatkan kehilangan tekanan yang jauh lebih tinggi untuk paip TT heterogen berbanding paip asas.Di samping itu, untuk kedua-dua paip asas dan paip TT, dapat dilihat bahawa penurunan tekanan meningkat dengan kelajuan bendalir kerja43.
Pekali geseran (45° dan 90° sudut heliks) berbanding nombor Reynolds untuk pelbagai cecair nano berbanding tiub konvensional.
Kehilangan tekanan (45° dan 90° sudut heliks) sebagai fungsi nombor Reynolds untuk pelbagai cecair nano berbanding tiub konvensional.
Secara ringkasnya, Rajah 15 menunjukkan kriteria penilaian prestasi (PEC) untuk penukar haba dengan sudut 45° dan 90° berbanding dengan tiub biasa (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) dalam (0.025 wt.%, 0.05 wt.% dan 0.1 wt.%) menggunakan cecair nano DV, (VNP-SDBS@DV) dan kovalen (VNP-COOH@DV).Nilai (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 dalam kedua-dua kes (45° dan 90° sudut heliks) dalam penukar haba.Selain itu, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) mencapai nilai terbaiknya pada Re = 11,000.Penukar haba 90° menunjukkan sedikit peningkatan dalam (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) berbanding penukar haba 45°., Pada Re = 11,000 0.1 wt%-GNPs@SDBS mewakili nilai (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) yang lebih tinggi, cth 1.25 untuk sudut penukar haba 45° dan 1.27 untuk penukar haba sudut 90°.Ia lebih besar daripada satu sama sekali peratusan pecahan jisim, yang menunjukkan bahawa paip dengan sisipan pita berpintal adalah lebih baik daripada paip konvensional.Terutama, pemindahan haba yang dipertingkatkan yang disediakan oleh sisipan pita mengakibatkan peningkatan ketara dalam kehilangan geseran22.
Kriteria kecekapan untuk nombor Reynolds pelbagai cecair nano berhubung dengan tiub konvensional (sudut heliks 45° dan 90°).
Lampiran A menunjukkan garisan untuk penukar haba 45° dan 90° pada Re = 7000 menggunakan DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW dan 0.1 wt%-GNP-COOH@DW.Garis arus dalam satah melintang adalah ciri yang paling menarik bagi kesan sisipan reben berpintal pada aliran utama.Penggunaan penukar haba 45° dan 90° menunjukkan halaju di kawasan berhampiran dinding adalah lebih kurang sama.Sementara itu, Lampiran B menunjukkan kontur halaju untuk penukar haba 45° dan 90° pada Re = 7000 menggunakan DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW dan 0.1 wt%-GNP-COOH@DW.Gelung halaju berada di tiga lokasi berbeza (hirisan), contohnya, Plain-1 (P1 = −30mm), Plain-4 (P4 = 60mm) dan Plain-7 (P7 = 150mm).Halaju aliran berhampiran dinding paip adalah paling rendah dan halaju bendalir meningkat ke arah pusat paip.Di samping itu, apabila melalui saluran udara, kawasan halaju rendah berhampiran dinding meningkat.Ini disebabkan oleh pertumbuhan lapisan sempadan hidrodinamik, yang meningkatkan ketebalan kawasan halaju rendah berhampiran dinding.Di samping itu, meningkatkan nombor Reynolds meningkatkan tahap halaju keseluruhan dalam semua keratan rentas, dengan itu mengurangkan ketebalan kawasan halaju rendah dalam saluran39.
Lembaran nano graphene yang difungsikan secara kovalen dan bukan kovalen dinilai dalam sisipan pita berpintal dengan sudut heliks 45° dan 90°.Penukar haba diselesaikan secara berangka menggunakan model pergolakan k-omega SST pada 7000 ≤ Re ≤ 17000. Sifat termofizik dikira pada Timah = 308 K. Pada masa yang sama memanaskan dinding tiub berpintal pada suhu malar 330 K. COOH@DV) telah dicairkan dalam tiga jumlah jisim, contohnya (0.025 wt.%, 0.05 wt.% dan 0.1 wt.%).Kajian semasa mempertimbangkan enam faktor utama: suhu keluar, pekali pemindahan haba, nombor Nusselt purata, pekali geseran, kehilangan tekanan, dan kriteria penilaian prestasi.Berikut adalah penemuan utama:
Purata suhu alur keluar (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) sentiasa kurang daripada 1, yang bermaksud bahawa tidak merebak Suhu keluaran valens (ZNP-SDBS@DV) dan kovalen (ZNP-COOH@DV) cecair nano adalah lebih rendah daripada cecair asas.Sementara itu, purata suhu alur keluar (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) nilai > 1, menunjukkan kepada fakta bahawa (45° dan 90° sudut heliks) suhu alur keluar adalah lebih tinggi daripada tiub konvensional.
Dalam kedua-dua kes, nilai purata sifat pemindahan haba (bendalir nano/bendalir bes) dan (tiub berpintal/tiub normal) sentiasa menunjukkan >1.Bendalir nano bukan kovalen (GNPs-SDBS@DW) menunjukkan peningkatan purata yang lebih tinggi dalam pemindahan haba, sepadan dengan cecair nano kovalen (GNPs-COOH@DW).
Purata pekali geseran (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) bukan kovalen (VNP-SDBS@DW) dan kovalen (VNP-COOH@DW) cecair nano sentiasa ≈1 .geseran bukan kovalen (ZNP-SDBS@DV) dan kovalen (ZNP-COOH@DV) cecair nano (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) untuk sentiasa > 3.
Dalam kedua-dua kes (sudut heliks 45° dan 90°), cecair nano (GNPs-SDBS@DW) menunjukkan lebih tinggi (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Bendalir asas}\)) 0.025 wt .% untuk 2.04%, 0.05 wt.% untuk 2.46% dan 0.1 wt.% untuk 3.44%.Sementara itu, cecair nano (GNPs-COOH@DW) menunjukkan lebih rendah (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Bendalir asas}\)) daripada 1.31% untuk 0.025 wt.% kepada 1.65% ialah 0.05 % mengikut berat.Di samping itu, purata kehilangan tekanan (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) bukan kovalen (GNPs-SDBS@DW) dan kovalen (GNPs-COOH@DW ))) cecair nano sentiasa >3.
Dalam kedua-dua kes (sudut heliks 45° dan 90°), cecair nano (GNPs-SDBS@DW) menunjukkan nilai @DW yang lebih tinggi (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Bendalir asas}\)) , cth 0.025 berat.% – 1.17, 0.05 berat.% – 1.19, 0.1 berat.% – 1.26.Dalam kes ini, nilai (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) menggunakan (GNPs-COOH@DW) cecair nano ialah 1.02 untuk 0.025 wt.%, 1.05 untuk 0 , 05 wt.% dan 1.02 ialah 0.1% mengikut berat.Selain itu, pada Re = 11,000, 0.1 wt%-GNPs@SDBS menunjukkan nilai yang lebih tinggi (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), seperti 1.25 untuk sudut heliks 45° dan sudut heliks 90° 1.27.
Thianpong, C. et al.Pengoptimuman pelbagai guna titanium dioksida/aliran air cecair nano dalam penukar haba, dipertingkatkan dengan sisipan pita berpintal dengan sayap delta.dalaman J. Panas.Sains.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG dan Jawaerde, C. Kajian eksperimen tentang aliran bendalir bukan Newton dalam belos yang dimasukkan dengan pita berpintal yang tipikal dan berbentuk V.Pemindahan Haba dan Jisim 55, 937–951 (2019).
Dong, X. et al.Kajian eksperimen tentang ciri pemindahan haba dan rintangan aliran penukar haba tiub berpintal lingkaran [J].Suhu aplikasi.projek.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS Pemindahan haba yang lebih baik dalam aliran saluran gelora dengan sirip pemisah serong.penyelidikan topikal.suhu.projek.3, 1–10 (2014).