مطالعه تجربی انتقال حرارت جابجایی اجباری آشفته و ضریب اصطکاک در مبدل حرارتی صفحه چال‌گونه

جهانی شدن بر تشدید فرآیند در صنایع فرایندی تاثیر می‌گذارد، بنابراین، بهبود در ضریب انتقال حرارت منجر به کوچک‌سازی تجهیزات حرارتی به ویژه مبدل‌های حرارتی می‌شود [‏ ۱ ]‏. مبدل‌های گرمایی فشرده انتقال حرارت عالی بین دو سیال با افت فشار بسیار کنترل‌شده را ممکن می‌سازند. سیالات متعارف به عنوان سیال خنک‌کننده در این مبدل‌ها عملکرد حرارتی محدودی دارند و بر افزایش انتقال گرما تاثیر می‌گذارند. از این رو، تکنیک‌های افزایش انتقال حرارت برای انواع کاربردهای عملی مانند دستگاه‌های نیمه‌هادی، خنک کاری قطعات الکترونیکی، مبدل‌های مقیاس میکرو و ماکرو، اجزای سوخت نیروگاه‌های هسته‌ای، کانال‌های خنک کاری پره‌های توربین، تجهیزات بیومدیکال و غیره بسیار ضروری هستند [‏ ۲ ]‏. روش‌های مختلفی برای افزایش انتقال حرارت وجود دارد از جمله افزایش آشفتگی جریان سیال، اصلاح هندسی مبدل حرارتی موجود، اصلاح خواص انتقال حرارت سیال‌ها با پراکنده کردن نانوذرات و غیره. رویکردهای تکنیک‌های زبری مصنوعی شامل استفاده از سطوح گسترده مانند باله‌ها، پیش بال‌ها، باله‌های کرکره‌ای، نوارهای پیچیده شده، فرورفتگی، چین‌خوردگی‌ها و غیره است

Highlights•Heat transfer studies of nanofluid in dimple plate heat exchanger are performed.•Heat transfer rate rises with increase in mass flow rate and concentration.•Overall heat transfer coefficient increases by 89% at 0.3%w/w nanofluid.AbstractIn this work, heat transfer behaviour of γ-Al2O3/water nanofluid in turbulent flow condition in a dimple plate heat exchanger is investigated. The effects of flow rates of hot and cold fluids for different concentrations (0.1, 0.2 and 0.3%w/w) of suspended nanoparticles on the heat characteristics and effect of enhancement by the addition of nanoparticles to base fluid are also examined. The comparison of the heat transfer behavior of nanofluid with that of the base fluid (water) resulted in heat transfer augmentation with an increase in the concentration of the nanoparticle. The γ-Al2O3/water nanofluid possesses better heat transfer performance than the base fluid at higher nanoparticle concentrations. The studies on pressure drop are also i