304 स्टेनलेस स्टील कुंडलित टयूबिंग रासायनिक घटक, टर्ब्युलेटर से सुसज्जित गोल ट्यूबों में सहसंयोजक और गैर-सहसंयोजक रूप से कार्यात्मक ग्राफीन नैनोशीट्स का थर्मोडायनामिक विश्लेषण

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चीन में 304 10*1 मिमी स्टेनलेस स्टील कुंडलित ट्यूबिंग

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

यूनिट पाइप की लंबाई: 6 मीटर

स्टील ग्रेड: 201, 304 और 316

ग्रेड: 201, 202, 304, 316, 304एल, 316 एल,

सामग्री: स्टेनलेस स्टील

स्थितिः नई

सहसंयोजक और गैर-सहसंयोजक नैनोफ्लुइड्स का परीक्षण 45° और 90° के हेलिक्स कोणों के साथ मुड़े हुए टेप आवेषण से सुसज्जित गोल ट्यूबों में किया गया।रेनॉल्ड्स संख्या 7000 ≤ रे ≤ 17000 थी, थर्मोफिजिकल गुणों का मूल्यांकन 308 K पर किया गया था। भौतिक मॉडल को दो-पैरामीटर अशांत चिपचिपाहट मॉडल (एसएसटी के-ओमेगा टर्बुलेंस) का उपयोग करके संख्यात्मक रूप से हल किया जाता है।कार्य में नैनोफ्लुइड्स ZNP-SDBS@DV और ZNP-COOH@DV की सांद्रता (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, और 0.1 wt.%) पर विचार किया गया।मुड़ी हुई ट्यूबों की दीवारों को 330 K के स्थिर तापमान पर गर्म किया जाता है। वर्तमान अध्ययन में छह मापदंडों पर विचार किया गया: आउटलेट तापमान, गर्मी हस्तांतरण गुणांक, औसत नुसेल्ट संख्या, घर्षण का गुणांक, दबाव हानि और प्रदर्शन मूल्यांकन मानदंड।दोनों मामलों में (45° और 90° का हेलिक्स कोण), ZNP-SDBS@DV नैनोफ्लुइड ने ZNP-COOH@DV की तुलना में उच्च थर्मल-हाइड्रोलिक विशेषताओं को दिखाया, और यह बढ़ते द्रव्यमान अंश के साथ बढ़ गया, उदाहरण के लिए, 0.025 wt।, और 0.05 wt.1.19 है.% और 1.26 – 0.1 wt.%.दोनों मामलों में (हेलिक्स कोण 45° और 90°), GNP-COOH@DW का उपयोग करते समय थर्मोडायनामिक विशेषताओं का मान 0.025% wt के लिए 1.02, 0.05% wt के लिए 1.05 है।और 0.1% वजन के लिए 1.02।
हीट एक्सचेंजर एक थर्मोडायनामिक उपकरण है जिसका उपयोग शीतलन और हीटिंग संचालन के दौरान गर्मी स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।हीट एक्सचेंजर के थर्मल-हाइड्रोलिक गुण गर्मी हस्तांतरण गुणांक में सुधार करते हैं और काम कर रहे तरल पदार्थ के प्रतिरोध को कम करते हैं।गर्मी हस्तांतरण में सुधार के लिए कई तरीके विकसित किए गए हैं, जिनमें अशांति बढ़ाने वाले 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 और नैनोफ्लुइड्स12,13,14,15 शामिल हैं।रखरखाव में आसानी और कम लागत7,16 के कारण हीट एक्सचेंजर्स में हीट ट्रांसफर में सुधार के लिए ट्विस्टेड टेप इंसर्शन सबसे सफल तरीकों में से एक है।
प्रयोगात्मक और कम्प्यूटेशनल अध्ययनों की एक श्रृंखला में, मुड़े हुए टेप आवेषण के साथ नैनोफ्लुइड्स और हीट एक्सचेंजर्स के मिश्रण के हाइड्रोथर्मल गुणों का अध्ययन किया गया था।एक प्रायोगिक कार्य में, तीन अलग-अलग धात्विक नैनोफ्लुइड्स (Ag@DW, Fe@DW और Cu@DW) के हाइड्रोथर्मल गुणों का सुई से मुड़े हुए टेप (STT) हीट एक्सचेंजर17 में अध्ययन किया गया।बेस पाइप की तुलना में, एसटीटी के ताप हस्तांतरण गुणांक में 11% और 67% का सुधार हुआ है।एसएसटी लेआउट पैरामीटर α = β = 0.33 के साथ दक्षता के मामले में आर्थिक दृष्टिकोण से सबसे अच्छा है।इसके अलावा, Ag@DW के साथ n में 18.2% की वृद्धि देखी गई, हालाँकि दबाव हानि में अधिकतम वृद्धि केवल 8.5% थी।कुंडलित टर्ब्यूलेटर के साथ और बिना संकेंद्रित पाइपों में गर्मी हस्तांतरण और दबाव हानि की भौतिक प्रक्रियाओं का अध्ययन मजबूर संवहन के साथ Al2O3@DW नैनोफ्लुइड के अशांत प्रवाह का उपयोग करके किया गया था।जब कॉइल पिच = 25 मिमी और Al2O3@DW नैनोफ्लुइड 1.6 वॉल्यूम% होता है तो अधिकतम औसत नुसेल्ट संख्या (Nuavg) और दबाव हानि Re = 20,000 पर देखी जाती है।डब्ल्यूसी आवेषण के साथ लगभग गोलाकार ट्यूबों के माध्यम से बहने वाले ग्राफीन ऑक्साइड नैनोफ्लुइड्स (GO@DW) की गर्मी हस्तांतरण और दबाव हानि विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए प्रयोगशाला अध्ययन भी आयोजित किए गए हैं।परिणामों से पता चला कि 0.12 vol%-GO@DW ने संवहन ताप अंतरण गुणांक को लगभग 77% बढ़ा दिया।एक अन्य प्रायोगिक अध्ययन में, मुड़े हुए टेप आवेषण20 से सुसज्जित डिंपल ट्यूबों की थर्मल-हाइड्रोलिक विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए नैनोफ्लुइड्स (TiO2@DW) विकसित किए गए थे।1.258 की अधिकतम हाइड्रोथर्मल दक्षता 3.0 के ट्विस्ट फैक्टर के साथ 45° झुके हुए शाफ्ट में एम्बेडेड 0.15 वोल्ट%-TiO2@DW का उपयोग करके हासिल की गई थी।एकल-चरण और दो-चरण (हाइब्रिड) सिमुलेशन मॉडल विभिन्न ठोस सांद्रता (1-4% वॉल्यूम%)21 पर CuO@DW नैनोफ्लुइड्स के प्रवाह और गर्मी हस्तांतरण को ध्यान में रखते हैं।एक मुड़े हुए टेप के साथ डाली गई ट्यूब की अधिकतम तापीय क्षमता 2.18 है, और समान परिस्थितियों में दो मुड़े हुए टेपों के साथ डाली गई एक ट्यूब की अधिकतम तापीय क्षमता 2.04 है (दो-चरण मॉडल, रे = 36,000 और 4 वॉल्यूम%)।मुख्य पाइपों और मुड़े हुए आवेषण वाले पाइपों में कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी) और कॉपर ऑक्साइड (सीयूओ) के गैर-न्यूटोनियन अशांत नैनोफ्लुइड प्रवाह का अध्ययन किया गया है।नुआवग 16.1% (मुख्य पाइपलाइन के लिए) और 60% (कुंडलित पाइपलाइन के लिए (एच/डी = 5) के अनुपात के साथ) का सुधार दिखाता है।आम तौर पर, कम ट्विस्ट-टू-रिबन अनुपात के परिणामस्वरूप घर्षण का गुणांक अधिक होता है।एक प्रायोगिक अध्ययन में, गर्मी हस्तांतरण और घर्षण गुणांक के गुणों पर मुड़े हुए टेप (टीटी) और कॉइल्स (वीसी) के साथ पाइप के प्रभाव का अध्ययन CuO@DW नैनोफ्लुइड्स का उपयोग करके किया गया था।0.3 वॉल्यूम का उपयोग करना।%-CuO@DW Re = 20,000 पर वीके-2 पाइप में गर्मी हस्तांतरण को अधिकतम 44.45% तक बढ़ाना संभव बनाता है।इसके अलावा, समान सीमा शर्तों के तहत एक मुड़ जोड़ी केबल और एक कुंडल डालने का उपयोग करते समय, घर्षण का गुणांक डीडब्ल्यू की तुलना में 1.17 और 1.19 के कारकों से बढ़ जाता है।सामान्य तौर पर, कॉइल में डाले गए नैनोफ्लुइड्स की थर्मल दक्षता फंसे हुए तारों में डाले गए नैनोफ्लुइड्स की तुलना में बेहतर होती है।एक अशांत (MWCNT@DW) नैनोफ्लुइड प्रवाह की वॉल्यूमेट्रिक विशेषता का अध्ययन एक सर्पिल तार में डाली गई क्षैतिज ट्यूब के अंदर किया गया था।सभी मामलों के लिए थर्मल प्रदर्शन पैरामीटर> 1 थे, जो दर्शाता है कि कॉइल इंसर्ट के साथ नैनोफ्लुइडिक्स का संयोजन पंप बिजली की खपत के बिना गर्मी हस्तांतरण में सुधार करता है।सार-संशोधित ट्विस्टेड-ट्विस्टेड वी-आकार के टेप (वीसीटीटी) से बने विभिन्न आवेषणों के साथ दो-पाइप हीट एक्सचेंजर की हाइड्रोथर्मल विशेषताओं का अध्ययन Al2O3 + TiO2@DW नैनोफ्लुइड के अशांत प्रवाह की स्थितियों के तहत किया गया है।बेस ट्यूबों में DW की तुलना में, Nuavg में 132% का महत्वपूर्ण सुधार और 55% तक का घर्षण गुणांक है।इसके अलावा, दो-पाइप हीट एक्सचेंजर26 में Al2O3+TiO2@DW नैनोकम्पोजिट की ऊर्जा दक्षता पर चर्चा की गई।अपने अध्ययन में, उन्होंने पाया कि Al2O3 + TiO2@DW और TT के उपयोग से DW की तुलना में ऊर्जा दक्षता में सुधार हुआ।वीसीटीटी टर्ब्युलेटर के साथ संकेंद्रित ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर्स में, सिंह और सरकार27 ने चरण परिवर्तन सामग्री (पीसीएम), बिखरे हुए एकल/नैनोकम्पोजिट नैनोफ्लुइड्स (पीसीएम और अल2ओ3 + पीसीएम के साथ Al2O3@DW) का उपयोग किया।उन्होंने बताया कि जैसे-जैसे मोड़ गुणांक कम होता जाता है और नैनोकणों की सांद्रता बढ़ती जाती है, गर्मी हस्तांतरण और दबाव में कमी बढ़ती जाती है।एक बड़ा वी-नॉच गहराई कारक या एक छोटी चौड़ाई कारक अधिक गर्मी हस्तांतरण और दबाव हानि प्रदान कर सकता है।इसके अलावा, ग्राफीन-प्लैटिनम (जीआर-पीटी) का उपयोग 2-टीटी28 आवेषण के साथ ट्यूबों में गर्मी, घर्षण और समग्र एन्ट्रापी पीढ़ी दर की जांच के लिए किया गया है।उनके अध्ययन से पता चला है कि (जीआर-पीटी) का एक छोटा प्रतिशत अपेक्षाकृत उच्च घर्षण एन्ट्रापी विकास की तुलना में गर्मी एन्ट्रापी उत्पादन को काफी कम कर देता है।मिश्रित Al2O3@MgO नैनोफ्लुइड्स और शंक्वाकार WC को एक अच्छा मिश्रण माना जा सकता है, क्योंकि बढ़ा हुआ अनुपात (h/Δp) दो-ट्यूब हीट एक्सचेंजर 29 के हाइड्रोथर्मल प्रदर्शन में सुधार कर सकता है।DW30 में निलंबित विभिन्न तीन-भाग हाइब्रिड नैनोफ्लुइड्स (THNF) (Al2O3 + ग्राफीन + MWCNT) के साथ हीट एक्सचेंजर्स की ऊर्जा-बचत और पर्यावरणीय प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए एक संख्यात्मक मॉडल का उपयोग किया जाता है।1.42-2.35 की सीमा में इसके प्रदर्शन मूल्यांकन मानदंड (पीईसी) के कारण, डिप्रेस्ड ट्विस्टेड टर्ब्युलाइज़र इंसर्ट (डीटीटीआई) और (एएल2ओ3 + ग्राफीन + एमडब्ल्यूसीएनटी) के संयोजन की आवश्यकता होती है।
अब तक, थर्मल तरल पदार्थों में हाइड्रोडायनामिक प्रवाह में सहसंयोजक और गैर-सहसंयोजक कार्यात्मकता की भूमिका पर बहुत कम ध्यान दिया गया है।इस अध्ययन का विशिष्ट उद्देश्य 45° और 90° के हेलिक्स कोणों के साथ मुड़े हुए टेप आवेषण में नैनोफ्लुइड्स (ZNP-SDBS@DV) और (ZNP-COOH@DV) की थर्मल-हाइड्रोलिक विशेषताओं की तुलना करना था।थर्मोफिजिकल गुणों को टिन = 308 K पर मापा गया था। इस मामले में, तुलना प्रक्रिया में तीन द्रव्यमान अंशों को ध्यान में रखा गया था, जैसे (0.025 wt.%, 0.05 wt.% और 0.1 wt.%)।3डी अशांत प्रवाह मॉडल (एसएसटी के-ω) में कतरनी तनाव हस्तांतरण का उपयोग थर्मल-हाइड्रोलिक विशेषताओं को हल करने के लिए किया जाता है।इस प्रकार, यह अध्ययन सकारात्मक गुणों (गर्मी हस्तांतरण) और नकारात्मक गुणों (घर्षण पर दबाव ड्रॉप) के अध्ययन में महत्वपूर्ण योगदान देता है, ऐसे इंजीनियरिंग सिस्टम में थर्मल-हाइड्रोलिक विशेषताओं और वास्तविक कामकाजी तरल पदार्थों के अनुकूलन का प्रदर्शन करता है।
मूल विन्यास एक चिकना पाइप है (एल = 900 मिमी और डीएच = 20 मिमी)।सम्मिलित मुड़े हुए टेप आयाम (लंबाई = 20 मिमी, मोटाई = 0.5 मिमी, प्रोफ़ाइल = 30 मिमी)।इस मामले में, सर्पिल प्रोफ़ाइल की लंबाई, चौड़ाई और स्ट्रोक क्रमशः 20 मिमी, 0.5 मिमी और 30 मिमी थे।मुड़े हुए टेप 45° और 90° पर झुके हुए हैं।टिन = 308 K पर विभिन्न कार्यशील तरल पदार्थ जैसे DW, गैर-सहसंयोजक नैनोफ्लुइड्स (GNF-SDBS@DW) और सहसंयोजक नैनोफ्लुइड्स (GNF-COOH@DW), तीन अलग-अलग द्रव्यमान सांद्रता और विभिन्न रेनॉल्ड्स संख्या।परीक्षण हीट एक्सचेंजर के अंदर किए गए।गर्मी हस्तांतरण में सुधार के मापदंडों का परीक्षण करने के लिए सर्पिल ट्यूब की बाहरी दीवार को 330 K के निरंतर सतह तापमान पर गर्म किया गया था।
अंजीर पर.1 योजनाबद्ध रूप से लागू सीमा शर्तों और जालीदार क्षेत्र के साथ एक मुड़ी हुई टेप प्रविष्टि ट्यूब दिखाता है।जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, वेग और दबाव सीमा की स्थिति हेलिक्स के इनलेट और आउटलेट भागों पर लागू होती है।स्थिर सतह के तापमान पर, पाइप की दीवार पर गैर-पर्ची की स्थिति लागू की जाती है।वर्तमान संख्यात्मक सिमुलेशन दबाव-आधारित समाधान का उपयोग करता है।उसी समय, एक प्रोग्राम (ANSYS FLUENT 2020R1) का उपयोग परिमित आयतन विधि (FMM) का उपयोग करके आंशिक अंतर समीकरण (PDE) को बीजगणितीय समीकरणों की एक प्रणाली में बदलने के लिए किया जाता है।दूसरे क्रम की सरल विधि (अनुक्रमिक दबाव-निर्भर समीकरणों के लिए अर्ध-अंतर्निहित विधि) वेग-दबाव से संबंधित है।इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा समीकरणों के लिए अवशेषों का अभिसरण क्रमशः 103 और 106 से कम है।
पी भौतिक और कम्प्यूटेशनल डोमेन का आरेख: (ए) हेलिक्स कोण 90°, (बी) हेलिक्स कोण 45°, (सी) कोई हेलिकल ब्लेड नहीं।
नैनोफ्लुइड्स के गुणों को समझाने के लिए एक सजातीय मॉडल का उपयोग किया जाता है।आधार द्रव (डीडब्ल्यू) में नैनोमटेरियल्स को शामिल करके, उत्कृष्ट तापीय गुणों वाला एक निरंतर तरल पदार्थ बनाया जाता है।इस संबंध में, आधार द्रव और नैनोमटेरियल का तापमान और वेग समान मूल्य का होता है।उपरोक्त सिद्धांतों और मान्यताओं के कारण, इस अध्ययन में कुशल एकल-चरण प्रवाह काम करता है।कई अध्ययनों ने नैनोफ्लुइडिक प्रवाह31,32 के लिए एकल-चरण तकनीकों की प्रभावशीलता और प्रयोज्यता का प्रदर्शन किया है।
नैनोफ्लुइड्स का प्रवाह न्यूटोनियन अशांत, असम्पीडित और स्थिर होना चाहिए।इस अध्ययन में संपीड़न कार्य और चिपचिपा ताप अप्रासंगिक हैं।इसके अलावा, पाइप की आंतरिक और बाहरी दीवारों की मोटाई को ध्यान में नहीं रखा जाता है।इसलिए, द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा संरक्षण समीकरण जो थर्मल मॉडल को परिभाषित करते हैं, उन्हें निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है:
जहां \(\overrightarrow{V}\) माध्य वेग वेक्टर है, Keff = K + Kt सहसंयोजक और गैर सहसंयोजक नैनोफ्लुइड्स की प्रभावी तापीय चालकता है, और ε ऊर्जा अपव्यय दर है।तालिका में दिखाए गए घनत्व (ρ), चिपचिपाहट (μ), विशिष्ट गर्मी क्षमता (सीपी) और थर्मल चालकता (के) सहित नैनोफ्लूइड्स के प्रभावी थर्मोफिजिकल गुणों को प्रयोगात्मक अध्ययन के दौरान 308 के 1 के तापमान पर मापा गया था। इन सिमुलेटरों में.
पारंपरिक और टीटी ट्यूबों में अशांत नैनोफ्लुइड प्रवाह के संख्यात्मक सिमुलेशन रेनॉल्ड्स संख्या 7000 ≤ रे ≤ 17000 पर किए गए थे। इन सिमुलेशन और संवहनी गर्मी हस्तांतरण गुणांक का विश्लेषण रेनॉल्ड्स अशांति पर औसत कतरनी तनाव हस्तांतरण (एसएसटी) के मेंटर के κ-ω अशांति मॉडल का उपयोग करके किया गया था। मॉडल नेवियर-स्टोक्स, आमतौर पर वायुगतिकीय अनुसंधान में उपयोग किया जाता है।इसके अलावा, मॉडल दीवार फ़ंक्शन के बिना काम करता है और दीवारों के पास 35,36 सटीक है।(एसएसटी) κ-ω अशांति मॉडल के शासी समीकरण इस प्रकार हैं:
जहां \(S\) तनाव दर का मान है, और \(y\) आसन्न सतह की दूरी है।इस बीच, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) और \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) सभी मॉडल स्थिरांक को दर्शाते हैं।F1 और F2 मिश्रित फलन हैं।नोट: सीमा परत में F1 = 1, आने वाले प्रवाह में 0।
प्रदर्शन मूल्यांकन मापदंडों का उपयोग अशांत संवहनी ताप हस्तांतरण, सहसंयोजक और गैर-सहसंयोजक नैनोफ्लुइड प्रवाह का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए31:
इस संदर्भ में, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) और (\(\mu\)) का उपयोग घनत्व, द्रव वेग के लिए किया जाता है , हाइड्रोलिक व्यास और गतिशील चिपचिपाहट।(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - बहते तरल पदार्थ की विशिष्ट ताप क्षमता और तापीय चालकता।इसके अलावा, (\(\dot{m}\)) द्रव्यमान प्रवाह को संदर्भित करता है, और (\({T}_{out}-{T}_{in}\)) इनलेट और आउटलेट तापमान अंतर को संदर्भित करता है।(NFs) सहसंयोजक, गैर-सहसंयोजक नैनोफ्लुइड्स को संदर्भित करता है, और (DW) आसुत जल (आधार द्रव) को संदर्भित करता है।\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in }\right)}{2}\) और \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
आधार द्रव (DW), गैर-सहसंयोजक नैनोफ्लुइड (GNF-SDBS@DW), और सहसंयोजक नैनोफ्लुइड (GNF-COOH@DW) के थर्मोफिजिकल गुण प्रकाशित साहित्य (प्रायोगिक अध्ययन), Sn = 308 K से लिए गए थे, जैसे तालिका 134 में दिखाया गया है। ज्ञात द्रव्यमान प्रतिशत के साथ एक गैर-सहसंयोजक (जीएनपी-एसडीबीएस@डीडब्ल्यू) नैनोफ्लुइड प्राप्त करने के लिए एक विशिष्ट प्रयोग में, प्राथमिक जीएनपी के कुछ ग्राम को शुरू में एक डिजिटल तराजू पर तौला गया था।एसडीबीएस/देशी जीएनपी का वजन अनुपात डीडब्ल्यू में भारित (0.5:1) है।इस मामले में, सहसंयोजक (COOH-GNP@DW) नैनोफ्लुइड्स को HNO3 और H2SO4 के आयतन अनुपात (1:3) के साथ एक अत्यधिक अम्लीय माध्यम का उपयोग करके GNP की सतह पर कार्बोक्सिल समूहों को जोड़कर संश्लेषित किया गया था।सहसंयोजक और गैर-सहसंयोजक नैनोफ्लुइड्स को तीन अलग-अलग वजन प्रतिशत जैसे 0.025 wt%, 0.05 wt% पर DW में निलंबित कर दिया गया था।और द्रव्यमान का 0.1%.
यह सुनिश्चित करने के लिए कि जाल का आकार सिमुलेशन को प्रभावित न करे, चार अलग-अलग कम्प्यूटेशनल डोमेन में मेष स्वतंत्रता परीक्षण किए गए।45° मरोड़ पाइप के मामले में, 1.75 मिमी इकाई आकार वाली इकाइयों की संख्या 249,033 है, इकाई आकार 2 मिमी वाली इकाइयों की संख्या 307,969 है, इकाई आकार 2.25 मिमी वाली इकाइयों की संख्या 421,406 है, और इकाइयों की संख्या इकाई आकार क्रमशः 2 .5 मिमी 564 940 के साथ।इसके अलावा, 90° मुड़े हुए पाइप के उदाहरण में, 1.75 मिमी तत्व आकार वाले तत्वों की संख्या 245,531 है, 2 मिमी तत्व आकार वाले तत्वों की संख्या 311,584 है, 2.25 मिमी तत्व आकार वाले तत्वों की संख्या है 422,708, और 2.5 मिमी के तत्व आकार वाले तत्वों की संख्या क्रमशः 573,826 है।जैसे-जैसे तत्वों की संख्या घटती है, थर्मल प्रॉपर्टी रीडिंग जैसे (टाउट, एचटीसी, और नुआवग) की सटीकता बढ़ जाती है।उसी समय, घर्षण गुणांक और दबाव ड्रॉप के मूल्यों की सटीकता ने एक पूरी तरह से अलग व्यवहार दिखाया (चित्र 2)।सिम्युलेटेड केस में थर्मल-हाइड्रोलिक विशेषताओं का मूल्यांकन करने के लिए ग्रिड (2) का उपयोग मुख्य ग्रिड क्षेत्र के रूप में किया गया था।
45° और 90° पर घुमाए गए डीडब्ल्यू ट्यूबों के जोड़े का उपयोग करके जाल से स्वतंत्र रूप से गर्मी हस्तांतरण और दबाव ड्रॉप प्रदर्शन का परीक्षण करना।
वर्तमान संख्यात्मक परिणामों को गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन और घर्षण गुणांक के लिए प्रसिद्ध अनुभवजन्य सहसंबंधों और समीकरणों जैसे डिटस-बेल्टर, पेटुखोव, गेलिंस्की, नॉटर-राउज़ और ब्लासियस का उपयोग करके मान्य किया गया है।तुलना 7000≤Re≤17000 की स्थिति के तहत की गई थी।अंजीर के अनुसार.3, सिमुलेशन परिणामों और गर्मी हस्तांतरण समीकरण के बीच औसत और अधिकतम त्रुटियां 4.050 और 5.490% (डिटस-बेल्टर), 9.736 और 11.33% (पेटुखोव), 4.007 और 7.483% (गेलिन्स्की), और 3.883% और 4.937% ( नॉट-बेल्टर)।गुलाब)।इस मामले में, सिमुलेशन परिणामों और घर्षण गुणांक समीकरण के बीच औसत और अधिकतम त्रुटियां क्रमशः 7.346% और 8.039% (ब्लासियस) और 8.117% और 9.002% (पेटुखोव) हैं।
संख्यात्मक गणना और अनुभवजन्य सहसंबंधों का उपयोग करके विभिन्न रेनॉल्ड्स संख्याओं पर डीडब्ल्यू के ताप हस्तांतरण और हाइड्रोडायनामिक गुण।
यह खंड तीन अलग-अलग द्रव्यमान अंशों पर गैर-सहसंयोजक (एलएनपी-एसडीबीएस) और सहसंयोजक (एलएनपी-सीओओएच) जलीय नैनोफ्लुइड्स के थर्मल गुणों और आधार तरल पदार्थ (डीडब्ल्यू) के सापेक्ष औसत के रूप में रेनॉल्ड्स संख्याओं पर चर्चा करता है।7000 ≤ Re ≤ 17000 के लिए कुंडलित बेल्ट हीट एक्सचेंजर्स (हेलिक्स कोण 45° और 90°) की दो ज्यामिति पर चर्चा की गई है। अंजीर में।4 आधार द्रव (DW) में नैनोफ्लुइड के बाहर निकलने पर औसत तापमान दिखाता है (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ डीडब्ल्यू } } \) ) पर (0.025% वजन, 0.05% वजन और 0.1% वजन)।(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) हमेशा 1 से कम होता है, जिसका मतलब है कि आउटलेट तापमान गैर-सहसंयोजक (वीएनपी-एसडीबीएस) है और सहसंयोजक (वीएनपी-सीओओएच) नैनोफ्लुइड बेस तरल के आउटलेट पर तापमान से नीचे हैं।सबसे कम और उच्चतम कटौती क्रमशः 0.1 wt%-COOH@GNPs और 0.1 wt%-SDBS@GNPs थी।यह घटना निरंतर द्रव्यमान अंश पर रेनॉल्ड्स संख्या में वृद्धि के कारण होती है, जिससे नैनोफ्लुइड (यानी घनत्व और गतिशील चिपचिपाहट) के गुणों में परिवर्तन होता है।
चित्र 5 और 6 (0.025 wt.%, 0.05 wt.% और 0.1 wt.%) पर नैनोफ्लुइड से आधार द्रव (DW) की औसत गर्मी हस्तांतरण विशेषताओं को दर्शाते हैं।औसत ताप अंतरण गुण हमेशा 1 से अधिक होते हैं, जिसका अर्थ है कि गैर-सहसंयोजक (एलएनपी-एसडीबीएस) और सहसंयोजक (एलएनपी-सीओओएच) नैनोफ्लुइड के ताप अंतरण गुण आधार द्रव की तुलना में बढ़ जाते हैं।0.1 wt%-COOH@GNPs और 0.1 wt%-SDBS@GNPs ने क्रमशः सबसे कम और उच्चतम लाभ हासिल किया।जब पाइप 1 में अधिक तरल मिश्रण और अशांति के कारण रेनॉल्ड्स संख्या बढ़ जाती है, तो गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन में सुधार होता है।छोटे अंतराल के माध्यम से तरल पदार्थ उच्च वेग तक पहुंचते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वेग/गर्मी सीमा परत पतली हो जाती है, जिससे गर्मी हस्तांतरण की दर बढ़ जाती है।आधार द्रव में अधिक नैनोकण जोड़ने से सकारात्मक और नकारात्मक दोनों परिणाम हो सकते हैं।लाभकारी प्रभावों में नैनोकणों के टकराव में वृद्धि, अनुकूल द्रव तापीय चालकता आवश्यकताएं और उन्नत ताप हस्तांतरण शामिल हैं।
45° और 90° ट्यूबों के लिए रेनॉल्ड्स संख्या के आधार पर नैनोफ्लूइड का बेस तरल पदार्थ में गर्मी हस्तांतरण गुणांक।
साथ ही, एक नकारात्मक प्रभाव नैनोफ्लुइड की गतिशील चिपचिपाहट में वृद्धि है, जो नैनोफ्लूइड की गतिशीलता को कम करता है, जिससे औसत नुसेल्ट संख्या (नुआवग) कम हो जाती है।नैनोफ्लुइड्स (ZNP-SDBS@DW) और (ZNP-COOH@DW) की बढ़ी हुई तापीय चालकता ब्राउनियन गति और DW37 में निलंबित ग्राफीन नैनोकणों के सूक्ष्मसंवहन के कारण होनी चाहिए।नैनोफ्लुइड (ZNP-COOH@DV) की तापीय चालकता नैनोफ्लूइड (ZNP-SDBS@DV) और आसुत जल की तुलना में अधिक है।आधार द्रव में अधिक नैनोमटेरियल जोड़ने से उनकी तापीय चालकता बढ़ जाती है (तालिका 1)38।
चित्र 7 द्रव्यमान प्रतिशत (0.025%, 0.05% और 0.1%) में आधार द्रव (DW) (f(NFs)/f(DW)) के साथ नैनोफ्लुइड्स के घर्षण के औसत गुणांक को दर्शाता है।औसत घर्षण गुणांक हमेशा ≈1 होता है, जिसका अर्थ है कि गैर-सहसंयोजक (GNF-SDBS@DW) और सहसंयोजक (GNF-COOH@DW) नैनोफ्लुइड्स में आधार द्रव के समान घर्षण गुणांक होता है।कम जगह वाला हीट एक्सचेंजर अधिक प्रवाह अवरोध पैदा करता है और प्रवाह घर्षण1 को बढ़ाता है।मूलतः, नैनोफ्लुइड के बढ़ते द्रव्यमान अंश के साथ घर्षण का गुणांक थोड़ा बढ़ जाता है।उच्च घर्षण हानियां नैनोफ्लुइड की बढ़ती गतिशील चिपचिपाहट और आधार तरल पदार्थ में नैनोग्राफीन के उच्च द्रव्यमान प्रतिशत के साथ सतह पर बढ़ते कतरनी तनाव के कारण होती हैं।तालिका (1) से पता चलता है कि नैनोफ्लुइड (ZNP-SDBS@DV) की गतिशील चिपचिपाहट समान वजन प्रतिशत पर नैनोफ्लुइड (ZNP-COOH@DV) की तुलना में अधिक है, जो सतह प्रभावों के जुड़ने से जुड़ा है।एक गैर-सहसंयोजक नैनोफ्लुइड पर सक्रिय एजेंट।
अंजीर पर.8 आधार द्रव (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) की तुलना में नैनोफ्लूइड दिखाता है (0.025%, 0.05% और 0.1% ).गैर-सहसंयोजक (GNPs-SDBS@DW) नैनोफ्लुइड ने उच्च औसत दबाव हानि दिखाई, और द्रव्यमान प्रतिशत में 0.025% भार के लिए 2.04%, 0.05% भार के लिए 2.46% की वृद्धि देखी गई।और 0.1% वजन के लिए 3.44%।केस इज़ाफ़ा के साथ (हेलिक्स कोण 45° और 90°)।इस बीच, नैनोफ्लुइड (GNPs-COOH@DW) ने कम औसत दबाव हानि दिखाई, जो 1.31% से बढ़कर 0.025% wt हो गई।0.05% वजन पर 1.65% तक।0.05 wt.%-COOH@NP और 0.1 wt.%-COOH@NP का औसत दबाव नुकसान 1.65% है।जैसा कि देखा जा सकता है, सभी मामलों में आरई संख्या बढ़ने के साथ दबाव में गिरावट बढ़ती है।उच्च Re मूल्यों पर बढ़ा हुआ दबाव ड्रॉप वॉल्यूम प्रवाह पर प्रत्यक्ष निर्भरता द्वारा इंगित किया जाता है।इसलिए, ट्यूब में एक उच्च आरई संख्या एक उच्च दबाव ड्रॉप की ओर ले जाती है, जिसके लिए पंप शक्ति 39,40 में वृद्धि की आवश्यकता होती है।इसके अलावा, बड़े सतह क्षेत्र द्वारा उत्पन्न भंवरों और अशांति की उच्च तीव्रता के कारण दबाव का नुकसान अधिक होता है, जिससे सीमा परत 1 में दबाव और जड़ता बलों की परस्पर क्रिया बढ़ जाती है।
सामान्य तौर पर, गैर-सहसंयोजक (VNP-SDBS@DW) और सहसंयोजक (VNP-COOH@DW) नैनोफ्लूइड के लिए प्रदर्शन मूल्यांकन मानदंड (PEC) अंजीर में दिखाए गए हैं।9. नैनोफ्लुइड (ZNP-SDBS@DV) ने दोनों मामलों (हेलिक्स कोण 45° और 90°) में (ZNP-COOH@DV) की तुलना में उच्च PEC मान दिखाया और द्रव्यमान अंश को बढ़ाकर इसमें सुधार किया गया, उदाहरण के लिए, 0.025 वजन%.1.17 है, 0.05 भार% 1.19 है और 0.1 भार% 1.26 है।इस बीच, नैनोफ्लुइड्स (GNPs-COOH@DW) का उपयोग करने वाले PEC मान 0.025 wt% के लिए 1.02, 0.05 wt% के लिए 1.05, 0.1 wt% के लिए 1.05 थे।दोनों मामलों में (हेलिक्स कोण 45° और 90°)।1.02.एक नियम के रूप में, रेनॉल्ड्स संख्या में वृद्धि के साथ, थर्मल-हाइड्रोलिक दक्षता काफी कम हो जाती है।जैसे-जैसे रेनॉल्ड्स संख्या बढ़ती है, थर्मल-हाइड्रोलिक दक्षता गुणांक में कमी व्यवस्थित रूप से (NuNFs/NuDW) में वृद्धि और (fNFs/fDW) में कमी के साथ जुड़ी होती है।
45° और 90° कोण वाली ट्यूबों के लिए रेनॉल्ड्स संख्या के आधार पर आधार तरल पदार्थों के संबंध में नैनोफ्लूइड्स के हाइड्रोथर्मल गुण।
यह खंड तीन अलग-अलग द्रव्यमान सांद्रता और रेनॉल्ड्स संख्याओं पर पानी (डीडब्ल्यू), गैर-सहसंयोजक (वीएनपी-एसडीबीएस@डीडब्ल्यू), और सहसंयोजक (वीएनपी-सीओओएच@डीडब्ल्यू) नैनोफ्लूइड के थर्मल गुणों पर चर्चा करता है।औसत थर्मल-हाइड्रोलिक प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए पारंपरिक पाइप (हेलिक्स कोण 45° और 90°) के संबंध में 7000 ≤ Re ≤ 17000 की सीमा में दो कुंडलित बेल्ट हीट एक्सचेंजर ज्यामिति पर विचार किया गया था।अंजीर पर.10 एक आम पाइप के लिए (हेलिक्स कोण 45° और 90°) का उपयोग करके औसत के रूप में आउटलेट पर पानी और नैनोफ्लुइड का तापमान दिखाता है (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {टी} _{बाहर}}_{नियमित}}\))।गैर-सहसंयोजक (GNP-SDBS@DW) और सहसंयोजक (GNP-COOH@DW) नैनोफ्लुइड्स में तीन अलग-अलग वजन अंश होते हैं जैसे 0.025 wt%, 0.05 wt% और 0.1 wt%।जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।11, आउटलेट तापमान का औसत मान (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\)) > 1, यह दर्शाता है कि अशांति की अधिक तीव्रता और तरल के बेहतर मिश्रण के कारण हीट एक्सचेंजर के आउटलेट पर तापमान पारंपरिक पाइप की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण है।इसके अलावा, रेनॉल्ड्स संख्या बढ़ने के साथ डीडब्ल्यू, गैर-सहसंयोजक और सहसंयोजक नैनोफ्लूइड के आउटलेट पर तापमान कम हो गया।आधार द्रव (DW) का औसत आउटलेट तापमान उच्चतम होता है।इस बीच, न्यूनतम मान 0.1 wt%-SDBS@GNPs को संदर्भित करता है।गैर-सहसंयोजक (GNPs-SDBS@DW) नैनोफ्लुइड्स ने सहसंयोजक (GNPs-COOH@DW) नैनोफ्लुइड्स की तुलना में कम औसत आउटलेट तापमान दिखाया।चूंकि मुड़ा हुआ टेप प्रवाह क्षेत्र को अधिक मिश्रित बनाता है, निकट-दीवार ताप प्रवाह अधिक आसानी से तरल से गुजर सकता है, जिससे समग्र तापमान बढ़ जाता है।कम ट्विस्ट-टू-टेप अनुपात के परिणामस्वरूप बेहतर प्रवेश होता है और इसलिए बेहतर गर्मी हस्तांतरण होता है।दूसरी ओर, यह देखा जा सकता है कि लुढ़का हुआ टेप दीवार के खिलाफ कम तापमान बनाए रखता है, जिसके परिणामस्वरूप नुआवग बढ़ जाता है।मुड़े हुए टेप आवेषण के लिए, एक उच्च Nuavg मान ट्यूब22 के भीतर बेहतर संवहनी ताप हस्तांतरण को इंगित करता है।बढ़े हुए प्रवाह पथ और अतिरिक्त मिश्रण और अशांति के कारण, निवास का समय बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आउटलेट41 पर तरल के तापमान में वृद्धि होती है।
पारंपरिक ट्यूबों (45° और 90° हेलिक्स कोण) के आउटलेट तापमान के सापेक्ष विभिन्न नैनोफ्लुइड्स की रेनॉल्ड्स संख्या।
पारंपरिक ट्यूबों की तुलना में विभिन्न नैनोफ्लुइड्स के लिए हीट ट्रांसफर गुणांक (45° और 90° हेलिक्स कोण) बनाम रेनॉल्ड्स संख्या।
उन्नत कुंडलित टेप हीट ट्रांसफर का मुख्य तंत्र इस प्रकार है: 1. हीट एक्सचेंज ट्यूब के हाइड्रोलिक व्यास को कम करने से प्रवाह वेग और वक्रता में वृद्धि होती है, जो बदले में दीवार पर कतरनी तनाव को बढ़ाती है और माध्यमिक आंदोलन को बढ़ावा देती है।2. वाइंडिंग टेप में रुकावट के कारण पाइप की दीवार पर गति बढ़ जाती है और सीमा परत की मोटाई कम हो जाती है।3. मुड़ी हुई बेल्ट के पीछे सर्पिल प्रवाह से गति में वृद्धि होती है।4. प्रेरित भंवर प्रवाह42 के केंद्रीय और निकट-दीवार क्षेत्रों के बीच द्रव मिश्रण में सुधार करते हैं।अंजीर पर.11 और अंजीर.12 पारंपरिक ट्यूबों की तुलना में ट्विस्टेड टेप इंसर्शन ट्यूबों का उपयोग करके औसत के रूप में डीडब्ल्यू और नैनोफ्लुइड्स के गर्मी हस्तांतरण गुणों को दर्शाता है, उदाहरण के लिए (गर्मी हस्तांतरण गुणांक और औसत नुसेल्ट संख्या)।गैर-सहसंयोजक (GNP-SDBS@DW) और सहसंयोजक (GNP-COOH@DW) नैनोफ्लुइड्स में तीन अलग-अलग वजन अंश होते हैं जैसे 0.025 wt%, 0.05 wt% और 0.1 wt%।दोनों हीट एक्सचेंजर्स (45° और 90° हेलिक्स कोण) में औसत गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन >1 है, जो पारंपरिक ट्यूबों की तुलना में कुंडलित ट्यूबों के साथ गर्मी हस्तांतरण गुणांक और औसत नुसेल्ट संख्या में सुधार का संकेत देता है।गैर-सहसंयोजक (GNPs-SDBS@DW) नैनोफ्लुइड्स ने सहसंयोजक (GNPs-COOH@DW) नैनोफ्लुइड्स की तुलना में उच्च औसत गर्मी हस्तांतरण सुधार दिखाया।Re = 900 पर, दो हीट एक्सचेंजर्स (45° और 90° हेलिक्स कोण) के लिए हीट ट्रांसफर प्रदर्शन -SDBS@GNPs में 0.1 wt% का सुधार 1.90 के मान के साथ उच्चतम था।इसका मतलब यह है कि समान टीपी प्रभाव कम द्रव वेग (रेनॉल्ड्स संख्या)43 और बढ़ती अशांति तीव्रता पर अधिक महत्वपूर्ण है।कई भंवरों की शुरूआत के कारण, गर्मी हस्तांतरण गुणांक और टीटी ट्यूबों की औसत न्यूसेल्ट संख्या पारंपरिक ट्यूबों की तुलना में अधिक है, जिसके परिणामस्वरूप एक पतली सीमा परत होती है।क्या एचपी की उपस्थिति अशांति की तीव्रता को बढ़ाती है, काम कर रहे तरल पदार्थ के प्रवाह के मिश्रण और बेस पाइप की तुलना में गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाती है (बिना मुड़े-मुड़े टेप डाले)21।
पारंपरिक ट्यूबों की तुलना में विभिन्न नैनोफ्लुइड्स के लिए औसत नुसेल्ट संख्या (हेलिक्स कोण 45° और 90°) बनाम रेनॉल्ड्स संख्या।
चित्र 13 और 14 घर्षण का औसत गुणांक (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) और दबाव हानि (\(\frac{{\Delta P}) दर्शाते हैं _ {ट्विस्टेड} {{डेल्टा पी} _ {प्लेन}}\}} डीडब्ल्यू नैनोफ्लुइड्स का उपयोग करने वाले पारंपरिक पाइपों के लिए लगभग 45 डिग्री और 90 डिग्री, (जीएनपी-एसडीबीएस@डीडब्ल्यू) और (जीएनपी-सीओओएच@डीडब्ल्यू) आयन एक्सचेंजर शामिल हैं (0.025 wt %, 0.05 wt % और 0.1 wt %)। { {f}_{Plain}}\)) और दबाव हानि (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{सादा}}\}) में कमी। मामलों में, घर्षण गुणांक और दबाव हानि कम रेनॉल्ड्स संख्या पर अधिक होती है औसत घर्षण गुणांक और दबाव हानि 3.78 और 3.12 के बीच होती है औसत घर्षण गुणांक और दबाव हानि दर्शाती है कि (45° हेलिक्स कोण और 90°) हीट एक्सचेंजर की लागत पारंपरिक पाइपों की तुलना में तीन गुना अधिक है। इसके अलावा, जब काम करने वाला तरल पदार्थ उच्च गति से बहता है, तो घर्षण का गुणांक कम हो जाता है। समस्या उत्पन्न होती है क्योंकि जैसे-जैसे रेनॉल्ड्स संख्या बढ़ती है, सीमा परत की मोटाई बढ़ती है घट जाती है, जिससे प्रभावित क्षेत्र पर गतिशील चिपचिपाहट के प्रभाव में कमी आती है, वेग प्रवणता और कतरनी तनाव में कमी आती है और, परिणामस्वरूप, घर्षण के गुणांक में कमी आती है।टीटी की उपस्थिति और बढ़े हुए घुमाव के कारण बेहतर अवरोधन प्रभाव के परिणामस्वरूप बेस पाइप की तुलना में विषम टीटी पाइपों के लिए दबाव में काफी अधिक हानि होती है।इसके अलावा, बेस पाइप और टीटी पाइप दोनों के लिए, यह देखा जा सकता है कि काम कर रहे तरल पदार्थ की गति के साथ दबाव ड्रॉप बढ़ जाता है।
पारंपरिक ट्यूबों की तुलना में विभिन्न नैनोफ्लुइड्स के लिए घर्षण गुणांक (45° और 90° हेलिक्स कोण) बनाम रेनॉल्ड्स संख्या।
एक पारंपरिक ट्यूब के सापेक्ष विभिन्न नैनोफ्लुइड्स के लिए रेनॉल्ड्स संख्या के एक फ़ंक्शन के रूप में दबाव हानि (45° और 90° हेलिक्स कोण)।
संक्षेप में, चित्र 15 सादे ट्यूबों की तुलना में 45° और 90° कोण वाले हीट एक्सचेंजर्स के लिए प्रदर्शन मूल्यांकन मानदंड (PEC) दिखाता है (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) में (0.025 wt.%, 0.05 wt.% और 0.1 wt.%) DV, (VNP-SDBS@DV) और सहसंयोजक (VNP-COOH@DV) नैनोफ्लुइड्स का उपयोग करके।हीट एक्सचेंजर में दोनों मामलों (45° और 90° हेलिक्स कोण) में मान (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1।इसके अलावा, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) Re = 11,000 पर अपने सर्वोत्तम मूल्य पर पहुंचता है।90° हीट एक्सचेंजर 45° हीट एक्सचेंजर की तुलना में (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) में मामूली वृद्धि दर्शाता है।, Re = 11,000 पर 0.1 wt%-GNPs@SDBS उच्च (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) मान को दर्शाता है, उदाहरण के लिए 45° हीट एक्सचेंजर कोने के लिए 1.25 और 90° कॉर्नर हीट एक्सचेंजर के लिए 1.27।यह द्रव्यमान अंश के सभी प्रतिशतों में एक से अधिक है, जो इंगित करता है कि मुड़े हुए टेप आवेषण वाले पाइप पारंपरिक पाइपों से बेहतर हैं।विशेष रूप से, टेप आवेषण द्वारा प्रदान किए गए बेहतर ताप हस्तांतरण के परिणामस्वरूप घर्षण हानि22 में उल्लेखनीय वृद्धि हुई।
पारंपरिक ट्यूबों (45° और 90° हेलिक्स कोण) के संबंध में विभिन्न नैनोफ्लुइड्स की रेनॉल्ड्स संख्या के लिए दक्षता मानदंड।
परिशिष्ट A, DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW और 0.1 wt%-GNP-COOH@DW का उपयोग करके Re = 7000 पर 45° और 90° हीट एक्सचेंजर्स के लिए स्ट्रीमलाइन दिखाता है।अनुप्रस्थ तल में स्ट्रीमलाइन मुख्य प्रवाह पर मुड़े हुए रिबन आवेषण के प्रभाव की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है।45° और 90° हीट एक्सचेंजर्स के उपयोग से पता चलता है कि निकट-दीवार क्षेत्र में वेग लगभग समान है।इस बीच, परिशिष्ट बी DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW और 0.1 wt%-GNP-COOH@DW का उपयोग करके Re = 7000 पर 45° और 90° हीट एक्सचेंजर्स के लिए वेग रूपरेखा दिखाता है।वेग लूप तीन अलग-अलग स्थानों (स्लाइस) में हैं, उदाहरण के लिए, प्लेन-1 (P1 = −30mm), प्लेन-4 (P4 = 60mm) और प्लेन-7 (P7 = 150mm)।पाइप की दीवार के पास प्रवाह वेग सबसे कम होता है और पाइप के केंद्र की ओर द्रव का वेग बढ़ जाता है।इसके अलावा, वायु वाहिनी से गुजरने पर दीवार के पास कम वेग का क्षेत्र बढ़ जाता है।यह हाइड्रोडायनामिक सीमा परत की वृद्धि के कारण होता है, जिससे दीवार के पास कम-वेग क्षेत्र की मोटाई बढ़ जाती है।इसके अलावा, रेनॉल्ड्स संख्या बढ़ने से सभी क्रॉस सेक्शन में समग्र वेग स्तर बढ़ जाता है, जिससे चैनल39 में कम वेग क्षेत्र की मोटाई कम हो जाती है।
सहसंयोजक और गैर-सहसंयोजक रूप से क्रियाशील ग्राफीन नैनोशीट का मूल्यांकन 45° और 90° के हेलिक्स कोणों के साथ मुड़े हुए टेप आवेषण में किया गया था।हीट एक्सचेंजर को 7000 ≤ Re ≤ 17000 पर SST k-ओमेगा टर्बुलेंस मॉडल का उपयोग करके संख्यात्मक रूप से हल किया जाता है। थर्मोफिजिकल गुणों की गणना टिन = 308 K पर की जाती है। इसके साथ ही मुड़ी हुई ट्यूब की दीवार को 330 K के स्थिर तापमान पर गर्म करें। COOH@DV) तीन द्रव्यमान मात्राओं में पतला किया गया था, उदाहरण के लिए (0.025 wt.%, 0.05 wt.% और 0.1 wt.%)।वर्तमान अध्ययन में छह मुख्य कारकों पर विचार किया गया: आउटलेट तापमान, गर्मी हस्तांतरण गुणांक, औसत नुसेल्ट संख्या, घर्षण का गुणांक, दबाव हानि और प्रदर्शन मूल्यांकन मानदंड।यहाँ मुख्य निष्कर्ष हैं:
औसत आउटलेट तापमान (\({{T}_{out}}_{नैनोफ्लुइड्स}\)/\({{T}_{out}}_{बेसफ्लुइड}\)) हमेशा 1 से कम होता है, जिसका अर्थ है कि गैर-प्रसार वैलेंस (ZNP-SDBS@DV) और सहसंयोजक (ZNP-COOH@DV) नैनोफ्लूइड का आउटलेट तापमान बेस तरल की तुलना में कम है।इस बीच, औसत आउटलेट तापमान (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) मान > 1, जो दर्शाता है तथ्य यह है कि (45° और 90° हेलिक्स कोण) आउटलेट तापमान पारंपरिक ट्यूबों की तुलना में अधिक है।
दोनों मामलों में, गर्मी हस्तांतरण गुणों (नैनोफ्लुइड/बेस तरल पदार्थ) और (मुड़ी हुई ट्यूब/सामान्य ट्यूब) का औसत मूल्य हमेशा >1 दिखाता है।गैर-सहसंयोजक (GNPs-SDBS@DW) नैनोफ्लुइड्स ने सहसंयोजक (GNPs-COOH@DW) नैनोफ्लुइड्स के अनुरूप, गर्मी हस्तांतरण में उच्च औसत वृद्धि देखी।
गैर-सहसंयोजक (VNP-SDBS@DW) और सहसंयोजक (VNP-COOH@DW) नैनोफ्लुइड का औसत घर्षण गुणांक (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) हमेशा ≈1 होता है .गैर-सहसंयोजक (ZNP-SDBS@DV) और सहसंयोजक (ZNP-COOH@DV) नैनोफ्लुइड्स का घर्षण (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\)) हमेशा > 3 के लिए।
दोनों मामलों में (45° और 90° हेलिक्स कोण), नैनोफ्लुइड्स (GNPs-SDBS@DW) ने उच्च (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0.025 दिखाया 2.04% के लिए wt.%, 2.46% के लिए 0.05 wt.% और 3.44% के लिए 0.1 wt.%।इस बीच, (GNPs-COOH@DW) नैनोफ्लुइड्स ने 0.025 wt.% के लिए 1.31% से 1.31% से कम (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) दिखाया, जो 0.05 है % वजन से।इसके अलावा, गैर-सहसंयोजक (GNPs-SDBS@DW) और सहसंयोजक (GNPs-COOH@DW) का औसत दबाव हानि (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) ))) नैनोफ्लूइड हमेशा >3.
दोनों मामलों में (45° और 90° हेलिक्स कोण), नैनोफ्लुइड्स (GNPs-SDBS@DW) ने उच्च (\({PEC}_{नैनोफ्लुइड्स}/{PEC} _{बेसफ्लुइड}\)) @DW मान दिखाया) , उदाहरण के लिए 0.025 भार% - 1.17, 0.05 भार% - 1.19, 0.1 भार% - 1.26।इस मामले में, (GNPs-COOH@DW) नैनोफ्लुइड्स का उपयोग करने पर (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) का मान 0.025 wt.% के लिए 1.02, 0 के लिए 1.05 है। , 05 वजन।% और 1.02 वजन के हिसाब से 0.1% है।इसके अलावा, Re = 11,000 पर, 0.1 wt%-GNPs@SDBS ने उच्च मान (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)) दिखाया, जैसे कि 45° हेलिक्स कोण के लिए 1.25 और 90° हेलिक्स कोण 1.27.
थियानपोंग, सी. एट अल.हीट एक्सचेंजर में नैनोफ्लुइड टाइटेनियम डाइऑक्साइड/जल प्रवाह का बहुउद्देश्यीय अनुकूलन, डेल्टा पंखों के साथ मुड़े हुए टेप आवेषण द्वारा बढ़ाया गया है।आंतरिक जे गरम.विज्ञान।172, 107318 (2022)।
लैंगरुडी, एचजी और जावेर्डे, सी. विशिष्ट और वी-आकार के मुड़े हुए टेपों के साथ डाले गए धौंकनी में गैर-न्यूटोनियन द्रव प्रवाह का प्रायोगिक अध्ययन।ऊष्मा और द्रव्यमान स्थानांतरण 55, 937-951 (2019)।
डोंग, एक्स. एट अल.सर्पिल-मुड़ ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर [जे] की गर्मी हस्तांतरण विशेषताओं और प्रवाह प्रतिरोध का प्रायोगिक अध्ययन।अनुप्रयोग तापमान.परियोजना।176, 115397 (2020)।
योंगसिरी, के., इयाम्सा-अर्ड, पी., वोंगचारी, के. और इयाम्सा-अर्ड, एसजेसीएस तिरछे अलग-अलग पंखों के साथ अशांत चैनल प्रवाह में बेहतर गर्मी हस्तांतरण।सामयिक अनुसंधान.तापमान।परियोजना।3, 1-10 (2014)।