304 poslamaýan polatdan örtülen turba himiki komponenti, Turbulýatorlar bilen enjamlaşdyrylan tegelek turbalarda kowalent we kowalent däl işleýän grafen nanosheetleriniň termodinamiki derňewi

Nature.com-a gireniňiz üçin sag boluň.Çäkli CSS goldawy bilen brauzer wersiýasyny ulanýarsyňyz.Iň oňat tejribe üçin täzelenen brauzeri ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de Gabat geliş tertibini öçüriň).Mundan başga-da, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil we JavaScript-de görkezýäris.
Slaýdda üç makalany görkezýän slaýderler.Slaýdlardan geçmek üçin yzky we indiki düwmeleri ýa-da her slaýddan geçmek üçin ahyrynda slaýd gözegçilik düwmelerini ulanyň.

304 10 * 1mm Hytaýda poslamaýan polatdan ýasalan turbalar

Ölçegi: 3/4 dýuým, 1/2 dýuým, 1 dýuým, 3 dýuým, 2 dýuým

Turbanyň uzynlygy: 6 metr

Polat derejesi: 201, 304 we 316

Bahasy: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,

Material: STAINLESS STEEL

: Agdaýy: Täze

Kowalent we kowalent däl nanofliidler 45 ° we 90 ° burçly burçly burçly lentalar bilen enjamlaşdyrylan tegelek turbalarda synag edildi.Reynolds sany 7000 ≤ Re ≤ 17000, termofiziki häsiýetlere 308 K baha berildi. Fiziki model iki parametrli turbulent ýapyşykly model (SST k-omega turbulentligi) arkaly san taýdan çözülýär.ZNP-SDBS @ DV we ZNP-COOH @ DV nanofliidleriň konsentrasiýalary (0.025 wt.%, 0.05 wt.% We 0,1 wt.%) Göz öňünde tutulypdyr.Bükülen turbalaryň diwarlary 330 K hemişelik temperaturada gyzdyrylýar. Häzirki gözlegde alty parametr göz öňünde tutulypdyr: çykyş temperaturasy, ýylylyk geçirijilik koeffisiýenti, ortaça Nusselt sany, sürtülme koeffisiýenti, basyşyň ýitmegi we öndürijilige baha beriş ölçegleri.Iki ýagdaýda-da (45 ° we 90 ° geliç burçy), ZNP-SDBS @ DV nanofluid ZNP-COOH @ DV-den has ýokary ýylylyk-gidrawlik aýratynlyklaryny görkezdi we köpelýän fraksiýa bilen köpeldi, mysal üçin 0.025 wt.we 0,05 wt.1.19.% we 1,26 - 0,1 wt%.Iki ýagdaýda-da (gelix burçy 45 ° we 90 °), GNP-COOH @ DW ulanylanda termodinamiki aýratynlyklaryň bahalary 0,025% wt üçin 1,02, 0,05% wt üçin 1.05.we 0,1% wt üçin 1,02.
Heatylylyk çalşyjy, sowadyş we ýyladyş amallary wagtynda ýylylygy geçirmek üçin ulanylýan termodinamiki enjam 1.Heatylylyk çalşyjynyň ýylylyk-gidrawlik aýratynlyklary ýylylyk geçirijilik koeffisiýentini gowulandyrýar we işleýän suwuklygyň garşylygyny peseldýär.Heatylylyk geçirişini gowulandyrmak üçin turbulent güýçlendirijiler2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 we nanofliidler 12,13,14,15 goşmak bilen birnäçe usul işlenip düzüldi.Bükülen lenta goýmak, tehniki hyzmatyň aňsatlygy we arzan bahasy sebäpli ýylylyk çalşyjylarda ýylylyk geçirişini gowulandyrmagyň iň üstünlikli usullaryndan biridir.
Synag we hasaplama gözlegleriniň birnäçesinde nanofliidleriň we egrilen lentalar bilen ýylylyk çalşyjylaryň garyndylarynyň gidrotermiki aýratynlyklary öwrenildi.Synag işinde üç dürli metal nanofliidiň (Ag @ DW, Fe @ DW we Cu @ DW) gidrotermiki häsiýetleri iňňe bükülen lentada (STT) ýylylyk çalşyjyda öwrenildi17.Esasy turba bilen deňeşdirilende, STT-iň ýylylyk geçiriji koeffisiýenti 11% we 67% ýokarlanýar.SST düzülişi ykdysady nukdaýnazardan α = β = 0.33 parametri bilen netijelilik taýdan iň gowusydyr.Mundan başga-da, Ag @ DW bilen 18,2% ýokarlandy, basyş ýitgisiniň iň ýokary ýokarlanmagy bary-ýogy 8,5% boldy.Coatylan turbulýatorlar bilen we konsentrik turbalarda ýylylyk geçirişiniň we basyşyň ýitmeginiň fiziki prosesleri mejbury konweksiýa bilen Al2O3 @ DW nanofluidiň turbulent akymlaryny ulanyp öwrenildi.Iň ýokary ortaça Nusselt sany (Nuavg) we basyşyň ýitmegi, rulon meýdançasy = 25 mm we Al2O3 @ DW nanofluid 1,6 vol.% Re = 20,000-de bolýar.WC goýulmalary bilen tegelek turbalaryň içinden akýan grafen oksidi nanofliidleriň (GO @ DW) ýylylyk geçirişini we basyşy ýitirmek aýratynlyklaryny öwrenmek üçin laboratoriýa gözlegleri hem geçirildi.Netijeler 0,12 vol% -GO @ DW konwektiw ýylylyk geçirijilik koeffisiýentini takmynan 77% ýokarlandyrandygyny görkezdi.Beýleki synag synagynda nanofliidler (TiO2 @ DW), bükülen lentalar bilen enjamlaşdyrylan çukur turbalaryň ýylylyk-gidrawlik aýratynlyklaryny öwrenmek üçin işlenip düzüldi20.1.258-iň iň ýokary gidrotermiki netijeliligi, 3.0 öwrümli faktor bilen 45 ° ýapgyt şahalara ýerleşdirilen 0,15 vol% -TiO2 @ DW ulanylyp gazanyldy.Bir fazaly we iki fazaly (gibrid) simulýasiýa modelleri, dürli gaty konsentrasiýalarda CuO @ DW nanofliidleriň akymyny we ýylylyk geçirişini göz öňünde tutýar (1–4% vol.%) 21.Bir öwrümli lenta bilen salnan turbanyň iň ýokary ýylylyk netijeliligi 2,18, şol bir şertde iki sany egrilen lenta bilen oturdylan turba 2,04 (iki fazaly model, Re = 36,000 we 4 tom.%).Esasy turbalarda we öwrümli turbalarda karboksimetil sellýulozanyň (CMC) we mis oksidiniň (CuO) Nýuton däl turbulent nanofliid akymy öwrenildi.Nuavg 16.1% (esasy turbageçiriji üçin) we 60% ((H / D = 5 gatnaşygy bilen örtülen turba üçin) gowulaşmagy görkezýär.Adatça, lentadan aşaky gatnaşygy has ýokary sürtülme koeffisiýentine getirýär.Synag gözleginde, egrilen lenta (TT) we rulonlaryň (VC) ýylylyk geçirijiliginiň we sürtülme koeffisiýentiniň häsiýetlerine CuO @ DW nanofluidleri ulanyp täsiri öwrenildi.0,3 tom ulanmakRe-20,000-de% -CuO @ DW, VK-2 turbasyndaky ýylylyk geçirijisini iň ýokary bahasy 44,45% ýokarlandyrmaga mümkinçilik berýär.Mundan başga-da, şol bir araçäk şertlerinde bükülen jübüt kabel we rulon goýlanda, sürtülme koeffisiýenti DW bilen deňeşdirilende 1,17 we 1.19 faktorlar bilen ýokarlanýar.Umuman aýdanyňda, rulonlara salnan nanofliidleriň ýylylyk netijeliligi, gysylan simlere salnan nanofliidleriňkiden has gowudyr.Turbulent (MWCNT @ DW) nanofliid akymynyň göwrümli häsiýeti spiral simine salnan kesel turbanyň içinde öwrenildi.Malylylyk öndürijilik parametrleri ähli ýagdaýlar üçin 1 bolup, nanofliidikleriň rulon goýulmagy bilen nasosyň güýjüni sarp etmezden ýylylyk geçirişini gowulandyrýandygyny görkezýär.Abstrakt - Üýtgedilen öwrümli V şekilli lentadan (VcTT) ýasalan dürli turbalar bilen iki turbaly ýylylyk çalşyjynyň gidrotermiki aýratynlyklary, Al2O3 + TiO2 @ DW nanofluidiň turbulent akymynyň şertlerinde öwrenildi.Esasy turbalardaky DW bilen deňeşdirilende, Nuavg 132% ep-esli gowulaşdy we sürtülme koeffisiýenti 55% -e çenli.Mundan başga-da, iki turbaly ýylylyk çalşyjyda Al2O3 + TiO2 @ DW nanokompozitiň energiýa netijeliligi barada maslahat edildi26.Gözleglerinde, Al2O3 + TiO2 @ DW we TT ulanylyşynyň DW bilen deňeşdirilende energiýa netijeliligini ýokarlandyrandygyny anykladylar.VcTT turbulýatorlary bilen konsentrik turba ýylylyk çalşyjylarynda Singh we Sarkar27 faza üýtgetmek materiallaryny (PCM) ulandylar, dargadylan ýeke / nanokompozit nanofliidler (PC2 we Al2O3 + PCM bilen Al2O3 @ DW).Bükme koeffisiýentiniň peselmegi we nanopartikulyň konsentrasiýasynyň ýokarlanmagy bilen ýylylyk geçirijisiniň we basyşyň ýitmeginiň artýandygyny habar berdiler.Has uly V-çuňluk faktory ýa-da has kiçi ini faktor, has uly ýylylyk geçirijisini we basyşyň ýitmegini üpjün edip biler.Mundan başga-da, 2-TT28 goýlan turbalarda ýylylygy, sürtülmäni we umumy entropiýa emele geliş tizligini barlamak üçin grafen-platina (Gr-Pt) ulanyldy.Geçirilen gözlegler, has az sürtülme entropiýa ösüşi bilen deňeşdirilende has az göterimiň (Gr-Pt) ýylylyk entropiýasy öndürilişini ep-esli azaldandygyny görkezdi.Garyşyk Al2O3 @ MgO nanofliidler we konus WC gowy garyndy hökmünde kabul edilip bilner, sebäbi artýan gatnaşygy (h / Δp) iki turbaly ýylylyk çalşyjynyň 29-nyň gidrotermiki öndürijiligini gowulandyryp biler.DW30-da togtadylan dürli üç bölekli gibrid nanofliidler (THNF) (Al2O3 + grafen + MWCNT) bilen ýylylyk çalşyjylaryň energiýa tygşytlaýjy we daşky gurşaw işine baha bermek üçin san modeli ulanylýar.1.42–2.35 aralygyndaky öndürijilige baha beriş kriteriýalary sebäpli, Depressiýaly öwrümli turbulizator goýmak (DTTI) we (Al2O3 + Grafen + MWCNT) kombinasiýasy zerurdyr.
Şu wagta çenli termiki suwuklyklarda gidrodinamiki akymda kowalent we kowalent däl işlemegiň roluna kän bir ähmiýet berilmedi.Bu gözlegiň maksady, nanofliidleriň (ZNP-SDBS @ DV) we (ZNP-COOH @ DV) ýylylyk-gidrawliki aýratynlyklaryny 45 ° we 90 ° burçly burç lentalary bilen deňeşdirmekdi.Termofiziki häsiýetler Tin = 308 K.-da ölçenildi Bu ýagdaýda deňeşdirme prosesinde (0.025 wt.%, 0.05 wt% we 0,1 wt.%) Üç sany köpçülikleýin fraksiýa hasaba alyndy.3D turbulent akym modelinde (SST k-ω) gyrkym stres geçirişi termiki-gidrawliki aýratynlyklary çözmek üçin ulanylýar.Şeýlelik bilen, bu gözleg termiki-gidrawliki aýratynlyklaryny we şeýle in engineeringenerçilik ulgamlarynda hakyky iş suwuklyklarynyň optimizasiýasyny görkezip, oňyn häsiýetleri (ýylylyk geçirijisi) we otrisatel häsiýetleri (sürtülmä basyşyň peselmegi) öwrenmäge ep-esli goşant goşýar.
Esasy konfigurasiýa tekiz turba (L = 900 mm we Dh = 20 mm).Bükülen lentanyň ölçegleri (uzynlygy = 20 mm, galyňlygy = 0,5 mm, profil = 30 mm).Bu ýagdaýda spiral profiliniň uzynlygy, ini we urmagy degişlilikde 20 mm, 0,5 mm we 30 mm boldy.Bükülen lentalar 45 ° we 90 ° bolýar.DW, kowalent däl nanofliidler (GNF-SDBS @ DW) we Tin = 308 K-da kowalent nanofliidler (GNF-COOH @ DW) ýaly dürli iş suwuklyklary, üç dürli köpçülik konsentrasiýasy we dürli Reynolds sanlary.Synaglar ýylylyk çalşyjynyň içinde geçirildi.Spiral turbanyň daşky diwary ýylylyk geçirişini gowulandyrmagyň parametrlerini barlamak üçin 330 K hemişelik ýer temperaturasynda gyzdyryldy.
Injirde.1 shema boýunça ulanylýan serhet şertleri we meýdanyň meýdany bilen bükülen lenta goýmak turbasyny görkezýär.Öň bellenip geçilişi ýaly, tizlik we basyş araçäk şertleri geliçiň giriş we çykyş böleklerine degişlidir.Üznüksiz ýerüsti temperaturada turba diwaryna süýşmeýän ýagdaý goýulýar.Häzirki san simulýasiýasy basyşa esaslanýan çözgüdi ulanýar.Şol bir wagtyň özünde, bölekleýin diferensial deňlemäni (PDE) çäkli ses usuly (FMM) ulanyp, algebraik deňlemeler ulgamyna öwürmek üçin bir programma (ANSYS FLUENT 2020R1) ulanylýar.Ikinji tertipli SIMPLE usuly (yzygiderli basyşa bagly deňlemeler üçin ýarym gümürtik usul) tizlik basyşy bilen baglanyşykly.Galyndylaryň massa, tizlik we energiýa deňlemeleri üçin ýakynlygynyň degişlilikde 103 we 106-dan pesdigini bellemek gerek.
p Fiziki we hasaplaýyş domenleriniň diagrammasy: (a) gelix burçy 90 °, (b) gelix burçy 45 °, (c) dik pyçak ýok.
Nanofliidleriň häsiýetlerini düşündirmek üçin birmeňzeş model ulanylýar.Nanomateriallary esasy suwuklyga (DW) goşmak bilen ajaýyp ýylylyk aýratynlyklary bolan üznüksiz suwuklyk emele gelýär.Bu nukdaýnazardan, esasy suwuklygyň we nanomateriallaryň temperaturasy we tizligi birmeňzeşdir.Aboveokardaky teoriýalar we çaklamalar sebäpli bu işde netijeli bir fazaly akym işleýär.Birnäçe gözleg, nanofliid akymy üçin bir fazaly usullaryň täsirliligini we ulanylyşyny görkezdi31,32.
Nanofliidleriň akymy Nýutonyň turbulent, gysyp bolmajak we stasionar bolmaly.Gysyş işleri we ýelimli ýyladyş bu işde möhüm däl.Mundan başga-da, turbanyň içki we daşarky diwarlarynyň galyňlygy hasaba alynmaýar.Şonuň üçin ýylylyk modelini kesgitleýän massa, tizlik we energiýa tygşytlaýjy deňlemeler aşakdaky ýaly beýan edilip bilner:
bu ýerde \ (\ overightarrow {V} \) ortaça tizlik wektory, Keff = K + Kt kowalent we kowalent däl nanofliidleriň täsirli ýylylyk geçirijiligi, ε bolsa energiýanyň ýaýramagynyň tizligi.Nanofliidleriň täsirli termofiziki aýratynlyklary, dykyzlygy (ρ), ýapyşyklygy (μ), aýratyn ýylylyk kuwwaty (Cp) we tablisada görkezilen ýylylyk geçirijiligi (k) ulanylanda 308 K1 temperaturada geçirilen synag synagynda ölçenildi. bu simulýatorlarda.
Adaty we TT turbalarynda turbulent nanofliid akymynyň sanly simulýasiýalary Reynolds 7000 ≤ Re ≤ 17000 belgilerinde geçirildi. Bu simulýasiýalar we konwektiw ýylylyk geçirijilik koeffisiýentleri, Reynolds turbulentliginden ortaça gyjyndyryjy stres geçirişiniň (SST) usuly bilen seljerildi. aerodinamiki gözleglerde köplenç ulanylýan Navier-Stokes modeli.Mundan başga-da, model diwar funksiýasyz işleýär we 35,36 diwarlaryň golaýynda takyk.(SST) turbulentlik modeliniň dolandyryş deňlemeleri aşakdakylar:
bu ýerde \ (S \) dartyş tizliginiň bahasy, \ (y \) bolsa goňşy ýüzüň aralygydyr.Bu aralykda \ ({\ alfa} _ {1} \), \ ({\ alfa} _ {2} \), \ ({\ beta} _ {1} \), \ ({\ beta} _ {2 } \), \ ({\ beta} ^ {*} \), \ ({\ sigma} _ {{k} _ {1}} \), \ ({\ sigma} _ {{k} _ {2 }} \), \ ({\ sigma} _ {{\ omega} _ {1}} \) we \ ({\ sigma} _ {{\ omega} _ {2}} \) ähli model yzygiderliligini aňladýar.F1 we ​​F2 garyşyk funksiýalar.Bellik: Serhet gatlagynda F1 = 1, gelýän akymda 0.
Öndürijilige baha beriş parametrleri turbulent konwektiw ýylylyk geçirişini, kowalent we kowalent däl nanofliid akymyny öwrenmek üçin ulanylýar31:
Bu kontekstde, (\ (\ rho \)), (\ (v \)), (\ ({D} _ {h} \)) we (\ (\ mu \)) dykyzlyk, suwuklyk tizligi üçin ulanylýar , gidrawliki diametri we dinamiki ýapyşyklygy.(\ ({C} _ {p} \, \ mathrm {u} \, k \)) - akýan suwuklygyň aýratyn ýylylyk kuwwaty we ýylylyk geçirijiligi.Şeýle hem, (\ (\ dot {m} \)) köpçülikleýin akymy aňladýar, we (\ ({T} _ {out} - {T} _ {in} \)) giriş we çykyş temperaturasynyň tapawudyny aňladýar.(NF) kovalent, kowalent däl nanofliidleri, we (DW) distillendirilen suwy (esasy suwuklygy) aňladýar.\ ({A} _ {s} = \ pi DL \), \ ({\ overline {T}} _ {f} = \ frac {\ left ({T} _ {out} - {T} _ {in } \ sag)} {2} \) we \ ({\ overline {T}} _ {w} = \ sum \ frac {{T} _ {w}} {n} \).
Esasy suwuklygyň (DW), kowalent däl nanofliidiň (GNF-SDBS @ DW) we kowalent nanofliidiň (GNF-COOH @ DW) termofiziki aýratynlyklary neşir edilen edebiýatdan (synag synaglary) Sn = 308 K ýaly alyndy. 134-nji tablisada görkezilýär. Adatça, belli köpçülik göterimleri bilen kovalent däl (GNP-SDBS @ DW) nanofliid almak üçin geçirilen synagda, başlangyç GNP-leriň käbir gramlary ilki başda sanly balansda ölçeldi.SDBS / ýerli GNP-iň agram gatnaşygy DW-de (0,5: 1).Bu ýagdaýda kowalent (COOH-GNP @ DW) nanofliidler, HNO3 we H2SO4 ses gatnaşygy (1: 3) bolan güýçli kislotaly serişdäni ulanyp, GNP-iň ýüzüne karboksil toparlaryny goşmak arkaly sintez edildi.Kowalent we kowalent däl nanofliidler DW-de 0.025 wt%, 0.05 wt% ýaly üç dürli agram göteriminde saklandy.we massanyň 0,1% -i.
Meşiň garaşsyzlyk synaglary, toruň ululygynyň simulýasiýa täsir etmezligini üpjün etmek üçin dört dürli hasaplaýyş domeninde geçirildi.45 ° burulýan turba ýagdaýynda, ululygy 1,75 mm bolan birlikleriň sany 249 033, birligi 2 mm bolan birlikleriň sany 307,969, birligi ululygy 2,25 mm bolan birlikleriň sany 421,406, birlikleriň sany bolsa birlik ululygy degişlilikde 2 .5 mm 564 940.Mundan başga-da, 90 ° öwrümli turbanyň mysalynda 1,75 mm element ululygyndaky elementleriň sany 245,531, 2 mm element ululygyndaky elementleriň sany 311,584, 2,25 mm element ululygyndaky elementleriň sany 422,708, element ululygy 2,5 mm bolan elementleriň sany degişlilikde 573,826.(Tout, htc we Nuavg) ýaly ýylylyk emläk okaýyşlarynyň takyklygy elementleriň sanynyň azalmagy bilen ýokarlanýar.Şol bir wagtyň özünde, sürtülme koeffisiýentiniň we basyşyň peselmeginiň bahalarynyň takyklygy düýbünden başga hereketi görkezdi (2-nji surat).Grid (2) simulirlenen ýagdaýda ýylylyk-gidrawlik aýratynlyklaryna baha bermek üçin esasy gözenek meýdany hökmünde ulanyldy.
45 ° we 90 ° -da bükülen jübüt DW turbalaryny ulanyp, ýylylyk geçirijiligini we basyşyň peselmegini barlamak.
Häzirki san netijeleri, Dittus-Belter, Petuhow, Gnelinskiý, Notter-Rous we Blasius ýaly belli empirik korrelýasiýalary we deňlemeleri ulanyp, ýylylyk geçirijiligi we sürtülme koeffisiýenti üçin tassyklandy.Deňeşdirme 7000≤Re≤17000 şertinde geçirildi.Injire görä.3, simulýasiýa netijeleri bilen ýylylyk geçiriş deňlemesiniň arasyndaky ortaça we iň ýokary ýalňyşlyklar 4.050 we 5.490% (Dittus-Belter), 9.736 we 11.33% (Petuhow), 4.007 we 7.483% (Gnelinskiý), 3.883% we 4.937% ( Nott-Belter).Gül).Bu ýagdaýda, simulýasiýa netijeleri bilen sürtülme koeffisiýent deňlemesiniň arasyndaky ortaça we iň ýokary ýalňyşlyklar degişlilikde 7.346% we 8.039% (Blasius) we 8.117% we 9.002% (Petuhow).
Sanly hasaplamalary we empirik korrelýasiýalary ulanyp, dürli Reynolds sanlarynda DW-nyň ýylylyk geçirişi we gidrodinamiki aýratynlyklary.
Bu bölümde üç dürli köpçülik fraksiýasynda kowalent däl (LNP-SDBS) we kowalent (LNP-COOH) suwly nanofliidleriň ýylylyk aýratynlyklary we esasy suwuklyga (DW) deňeşdirilende ortaça Reynolds sanlary ara alnyp maslahatlaşylýar.7000 ≤ Re ≤ 17000 üçin örtülen guşak ýylylyk çalşyjylarynyň iki geometriýasy (gelix burçy 45 ° we 90 °) ara alnyp maslahatlaşylýar.4 nanofliidiň esasy suwuklyga (DW) çykyşynda ortaça temperaturany görkezýär (\ (\ frac {{{T} _ {out}} _ {NFs}} {{{T} _ {out}} _ {) DW}} \)) (0.025% wt, 0,05% wt we 0,1% wt.)(\ (\ frac {{{T} _ {out}} _ {NF} kovalent däl (VNP-SDBS) we kowalent (VNP-COOH) nanofliidler esasy suwuklygyň çykýan ýerindäki temperaturadan pesdir.Iň pes we iň pes peselmeler degişlilikde 0,1 wt% -COOH @ GNPs we 0,1 wt% -SDBS @ GNPs boldy.Bu hadysa, nanofliidiň (ýagny dykyzlygy we dinamiki ýapyşyklygy) häsiýetleriniň üýtgemegine getirýän hemişelik köpçülik fraksiýasynda Reynolds sanynyň köpelmegi bilen baglanyşyklydyr.
5-nji we 6-njy suratlarda nanofliidiň esasy suwuklyga (DW) ortaça ýylylyk geçiriş aýratynlyklary görkezilýär (0.025 wt%, 0.05 wt% we 0,1 wt%).Heatylylyk geçirijiniň ortaça häsiýetleri elmydama 1-den uly bolup, esasy suwuklyk bilen deňeşdirilende kowalent däl (LNP-SDBS) we kowalent (LNP-COOH) nanofliidleriň ýylylyk geçiriş häsiýetleriniň ýokarlanýandygyny aňladýar.0,1 wt% -COOH @ GNPs we 0,1 wt% -SDBS @ GNP degişlilikde iň pes we iň ýokary girdeji gazandy.Haçan-da 1-nji turbadaky suwuklygyň garylmagy we turbulentligi sebäpli Reynolds sany köpelende, ýylylyk geçirijiligi gowulaşýar.Ownuk boşluklardaky suwuklyklar has ýokary tizliklere ýetýär, netijede ýylylyk geçiriş tizligini ýokarlandyrýan has inçe tizlik / ýylylyk araçäk gatlagy bolýar.Esasy suwuklyga has köp nanopartikul goşmak oňyn we otrisatel netijeleri berip biler.Peýdaly täsirler nanopartiki çaknyşyklaryň köpelmegini, amatly suwuk ýylylyk geçirijilik talaplaryny we güýçlendirilen ýylylyk geçirişini öz içine alýar.
45 ° we 90 ° turbalar üçin Reynolds sanyna baglylykda nanofliidiň esasy suwuklyga ýylylyk koeffisiýenti.
Şol bir wagtyň özünde, negatiw täsir, nanofliidiň hereketliligini peseldýän we şeýlelik bilen ortaça Nusselt sanyny (Nuavg) azaldýan nanofliidiň dinamiki ýapyşygynyň ýokarlanmagydyr.Nanofliidleriň (ZNP-SDBS @ DW) we (ZNP-COOH @ DW) ýylylyk geçirijiliginiň ýokarlanmagy, DW37-de togtadylan grafen nanopartikullarynyň goňur hereketi we mikrokonveksiýasy sebäpli bolmaly.Nanofliidiň (ZNP-COOH @ DV) ýylylyk geçirijiligi nanofliidiň (ZNP-SDBS @ DV) we distillendirilen suwdan has ýokary.Esasy suwuklyga has köp nanomaterial goşmak, ýylylyk geçirijiligini ýokarlandyrýar (1-nji tablisa) 38.
7-nji suratda esasy suwuklyk (DW) (f (NFs) / f (DW)) bilen nanofliidleriň sürtülmesiniň ortaça koeffisiýenti görkezilýär (0.025%, 0.05% we 0,1%).Orta sürtülme koeffisiýenti elmydama ≈1 bolup, kovalent däl (GNF-SDBS @ DW) we kowalent (GNF-COOH @ DW) nanofliidleriň esasy suwuklyk bilen sürtülme koeffisiýentine eýe bolandygyny aňladýar.Az ýer bilen ýylylyk çalşyjy has köp akym päsgelçiligini döredýär we akymyň sürtülmesini ýokarlandyrýar1.Esasan, nanofliidiň köpçülikleýin bölekleriniň köpelmegi bilen sürtülme koeffisiýenti birneme ýokarlanýar.Has ýokary sürtülme ýitgileri, nanofliidiň dinamiki ýelimliliginiň ýokarlanmagy we esasy suwuklykda nanografeniň köp mukdary bilen üstdäki gyrkym stresiniň ýokarlanmagy bilen ýüze çykýar.Tablisa (1) nanofliidiň (ZNP-SDBS @ DV) dinamiki ýapyşygynyň, ýerüsti täsirleriň goşulmagy bilen baglanyşykly şol bir agram göteriminde nanofliidiň (ZNP-COOH @ DV) ýokarydygyny görkezýär.kovalent däl nanofliidiň işjeň serişdeleri.
Injirde.8 esasy suwuklyk (DW) bilen deňeşdirilende nanofliid görkezýär (\ (\ frac {{\ Delta P} _ {NFs}} {{\ Delta P} _ {DW}} \)) (0.025%, 0.05% we 0,1%) ).Kovalent däl (GNPs-SDBS @ DW) nanofliid ortaça basyş ýitgisini görkezdi we köpçülik göteriminiň 0.025% wt üçin 2,04%, 0,05% wt üçin 2,46% ýokarlandy.we 0,1% wt üçin 3,44%.korpusyň ulalmagy bilen (gelix burçy 45 ° we 90 °).Bu aralykda, nanofliid (GNPs-COOH @ DW) ortaça basyş ýitgisini görkezdi, 1,31% -den 0.025% wt çenli ýokarlandy.0,65% wt-da 1,65% -e çenli.0,05 wt.%-COOH@NP we 0,1 wt.%-COOH@NP basyşynyň ortaça ýitgisi 1,65%.Görşümiz ýaly, ähli ýagdaýlarda Re sanynyň köpelmegi bilen basyşyň peselmegi ýokarlanýar.Reokary Re bahalarynda basyşyň ýokarlanmagy ses akymyna gönüden-göni baglylyk bilen görkezilýär.Şonuň üçin turbadaky has köp Re nasos güýjüniň artmagyny talap edýän has ýokary basyşyň peselmegine getirýär.Mundan başga-da, araçäk gatlagynda basyş we inersiýa güýçleriniň täsirini ýokarlandyrýan has uly ýer meýdanyndan emele gelen eddiesiň we turbulentligiň has ýokary intensiwligi sebäpli basyş ýitgileri has ýokarydyr.
Umuman, kovalent däl (VNP-SDBS @ DW) we kowalent (VNP-COOH @ DW) nanofliidler üçin öndürijilige baha beriş ölçegleri (PEC) suratlarda görkezilýär.9. Nanofluid (ZNP-SDBS @ DV) iki ýagdaýda-da (ZNP-COOH @ DV) has ýokary PEC bahalaryny görkezdi (gelix burçy 45 ° we 90 °) we köpçülik böleklerini köpeltmek arkaly gowulaşdy, mysal üçin 0.025 wt.%1,17, 0,05 wt% 1,19, 0,1 wt% 1,26.Bu aralykda, nanofliidleri (GNPs-COOH @ DW) ulanýan PEC bahalary 0.025 wt% üçin 1,02, 0,05 wt% üçin 1.05, 0,1 wt% üçin 1.05 boldy.iki ýagdaýda-da (gelix burçy 45 ° we 90 °).1.02.Düzgün bolşy ýaly, Reynolds sanynyň köpelmegi bilen ýylylyk-gidrawlik netijeliligi ep-esli azalýar.Reynolds sanynyň köpelmegi bilen ýylylyk-gidrawliki netijelilik koeffisiýentiniň peselmegi (NuNFs / NuDW) we (fNFs / fDW) azalmagy bilen yzygiderli baglanyşyklydyr.
45 ° we 90 ° burçly turbalar üçin Reynolds sanlaryna baglylykda esasy suwuklyklara degişlilikde nanofliidleriň gidrotermiki aýratynlyklary.
Bu bölümde üç dürli köpçülik konsentrasiýasynda we Reynolds sanlarynda suwuň (DW), kovalent däl (VNP-SDBS @ DW) we kowalent (VNP-COOH @ DW) nanofliidleriň ýylylyk aýratynlyklary ara alnyp maslahatlaşylýar.Iki sany örtülen guşak ýylylyk çalşyjy geometriýa, ortaça termiki-gidrawliki öndürijilige baha bermek üçin adaty turbalara (gelix burçlary 45 ° we 90 °) 7000 ≤ Re ≤ 17000 aralygynda seredildi.Injirde.10, umumy turba (\ (\ frac {{{T} _ {out}} _ {Twisted}} {{) üçin rozetkadaky suwuň we nanofliidleriň temperaturasyny ortaça (gelix burçy 45 ° we 90 °) görkezýär. {T} _ {out}} _ {Adaty}} \)).Kovalent däl (GNP-SDBS @ DW) we kovalent (GNP-COOH @ DW) nanofliidleriň 0.025 wt%, 0.05 wt% we 0,1 wt% ýaly üç dürli agram bölekleri bar.Injirde görkezilişi ýaly.11, çykyş temperaturasynyň ortaça bahasy (\ (\ frac {{{T} _ {out}} _ isted Twisted}} {{T} _ {out}} _ {Düz}} \))> 1, (45 ° we 90 ° gelix burç) ýylylyk çalşyjynyň rozetkasyndaky temperaturanyň turbulentligiň has güýçli bolmagy we suwuklygyň has gowy garylmagy sebäpli adaty turbanyňkydan has möhümdigini görkezýär.Mundan başga-da, ReWolds sanynyň köpelmegi bilen DW, kowalent däl we kowalent nanofliidleriň çykyşyndaky temperatura peseldi.Esasy suwuklyk (DW) iň ýokary orta çykýan temperaturadyr.Bu aralykda iň pes baha 0,1 wt% -SDBS @ GNP degişlidir.Kovalent däl (GNPs-SDBS @ DW) nanofliidler, kowalent (GNPs-COOH @ DW) nanofliidler bilen deňeşdirilende ortaça çykyş temperaturasyny görkezdi.Bükülen lenta akym meýdanyny has garyşdyrýandygy sebäpli, diwara ýakyn ýylylyk akymy, umumy temperaturany ýokarlandyryp, suwuklykdan has aňsat geçip biler.Lenta bilen aşaky gatnaşygy has gowy aralaşmagyna we şonuň üçin has gowy ýylylyk geçirilmegine getirýär.Beýleki tarapdan, togalanan lentanyň diwara garşy has pes temperaturany saklaýandygyny görmek bolýar, bu bolsa Nuavg-y ýokarlandyrýar.Bükülen lenta goýmak üçin, has ýokary Nuavg bahasy turbanyň içindäki konwektiw ýylylyk geçirişiniň gowulaşandygyny görkezýär22.Akym ýolunyň köpelmegi we goşmaça garyşyk we turbulentlik sebäpli ýaşaýyş wagty köpelýär, rozetkadaky suwuklygyň temperaturasynyň ýokarlanmagyna sebäp bolýar41.
Adaty turbalaryň çykyş temperaturasyna (45 ° we 90 ° gelix burçlary) görä dürli nanofliidleriň Reynolds sany.
Adaty turbalar bilen deňeşdirilende dürli nanofliidler üçin Reynolds sanlaryna garşy ýylylyk geçiriji koeffisiýentleri (45 ° we 90 ° gelix burçy).
Güýçlendirilen lenta ýylylyk geçirişiniň esasy mehanizmi aşakdakylardyr: 1. heatylylyk çalşygy turbasynyň gidrawliki diametriniň peselmegi akym tizliginiň we egriniň ýokarlanmagyna getirýär, bu bolsa öz gezeginde diwardaky gyrkym stresini ýokarlandyrýar we ikinji derejeli herekete kömek edýär.2. Egriji lentanyň petiklenmegi sebäpli turba diwaryndaky tizlik ýokarlanýar we araçäk gatlagynyň galyňlygy azalýar.3. Bükülen kemeriň arkasyndaky spiral akym tizligiň ýokarlanmagyna getirýär.4. Höweslendirilen duralgalar akymyň merkezi we diwar ýakyn sebitleriniň arasynda suwuklygyň garyşmagyny gowulandyrýar42.Injirde.11 we injir.12 DW we nanofliidleriň ýylylyk geçiriş aýratynlyklaryny görkezýär, mysal üçin (ýylylyk geçirijilik koeffisiýenti we ortaça Nusselt sany) adaty turbalar bilen deňeşdirilende öwrümli lenta goýmak turbalaryny ulanyp ortaça.Kovalent däl (GNP-SDBS @ DW) we kovalent (GNP-COOH @ DW) nanofliidleriň 0.025 wt%, 0.05 wt% we 0,1 wt% ýaly üç dürli agram bölekleri bar.Heatylylyk çalşyjylaryň ikisinde-de (45 ° we 90 ° gelix burçy) ortaça ýylylyk geçirijiligi> 1 bolup, adaty turbalar bilen deňeşdirilende ýylylyk geçirijilik koeffisiýentiniň we örtülen turbalar bilen ortaça Nusselt sanynyň gowulaşandygyny görkezýär.Kovalent däl (GNPs-SDBS @ DW) nanofliidler, kowalent (GNPs-COOH @ DW) nanofliidlerden has ýokary ýylylyk geçirijiligini görkezdi.Re = 900-de, iki ýylylyk çalşyjy (45 ° we 90 ° gelix burçy) üçin ýylylyk geçirijilik öndürijiliginiň 0,1 wt% gowulaşmagy -SDBS @ GNP 1,90 bahasy bilen iň ýokary boldy.Bu, pes suwuklyk tizliginde (Reynolds sany) 43 we turbulentlik intensiwliginde birmeňzeş TP täsiriniň has möhümdigini aňladýar.Birnäçe duralganyň ornaşmagy sebäpli, TT turbalarynyň ýylylyk geçirijilik koeffisiýenti we ortaça Nusselt sany adaty turbalardan has ýokary bolup, araçäk gatlagynyň has inçe bolmagyna sebäp bolýar.HP-iň bolmagy turbulentligiň intensiwligini, işleýän suwuklyk akymlarynyň garyşmagyny we esasy turbalar bilen deňeşdirilende güýçlendirilen ýylylyk geçirijiligini ýokarlandyrýarmy (bükülen lenta goýmazdan) 21.
Adaty turbalar bilen deňeşdirilende dürli nanofliidler üçin Reynolds sany bilen ortaça Nusselt sany (gelix burçy 45 ° we 90 °).
13-nji we 14-nji suratlarda sürtülmäniň ortaça koeffisiýenti görkezilýär (\ (\ frac {{f} _ isted Bükülen}} {{f} _ {Düz}} \)) we basyşyň ýitmegi (\ (\ frac {{\ Delta P}) _ {Bükülen}} {{\ Delta P} _ {DW nanofliidleri, (GNPs-SDBS @ DW) we (GNPs-COOH @ DW) ion çalşyjy ulanyp, adaty turbalar üçin takmynan 45 ° we 90 ° (0.025 wt%, 0.05 wt% we 0,1 wt%). {{F} _ {Düz}} \)) we basyşyň ýitmegi (\ (\ frac {{\ Delta P} _ {Bükülen}} {{Delta D } _ {Düz}} \}) peselýär. Reynolds sanlarynda sürtülme koeffisiýenti we basyş ýitgisi has ýokary, sürtülme koeffisiýenti we basyş ýitgisi ortaça sürtülme koeffisiýenti we basyş ýitgisi (45 ° gelix) görkezýär burç we 90 °) ýylylyk çalşyjy adaty turbalardan üç esse gymmat. Mundan başga-da, işleýän suwuklyk has ýokary tizlikde akanda sürtülme koeffisiýenti peselýär. Reynolds sanynyň artmagy bilen araçäk gatlagynyň galyňlygy sebäpli mesele ýüze çykýar. peselýär, bu täsir edýän ýere dinamiki ýelimliligiň täsiriniň peselmegine, tizlik gradiýentleriniň we gyrkym stresleriniň peselmegine we netijede sürtülme koeffisiýentiniň peselmegine getirýär21.TT-iň bolmagy we aýlawyň köpelmegi sebäpli gowulaşan blokirleme täsiri, dürli turbalar üçin esasy turbalara garanyňda ep-esli ýokary basyş ýitgilerine sebäp bolýar.Mundan başga-da, esasy turba we TT turbasy üçin basyşyň peselmeginiň işleýän suwuklygyň tizligi bilen ýokarlanýandygyny görmek bolýar43.
Adaty turbalar bilen deňeşdirilende dürli nanofliidler üçin Reynolds sany bilen sürtülme koeffisiýenti (45 ° we 90 ° gelix burçy).
Adaty turba bilen deňeşdirilende dürli nanofliidler üçin Reynolds sanynyň funksiýasy hökmünde basyşyň ýitmegi (45 ° we 90 ° gelix burçy).
Gysgaça aýtsak, 15-nji suratda ýönekeý turbalar bilen deňeşdirilende 45 ° we 90 ° burçly ýylylyk çalşyjylar üçin öndürijilige baha beriş ölçegleri (PEC) görkezilýär (\ (\ frac {EC PEC} _ {Bükülen}} {{PEC} _ {Düz}} \) )) (0.025 wt.%, 0,05 wt% we 0,1 wt%) DV, (VNP-SDBS @ DV) we kowalent (VNP-COOH @ DV) nanofliidleri ulanýar.Heatylylyk çalşyjyda iki ýagdaýda (45 ° we 90 ° gelix burçy) bahasy (\ (\ frac {{PEC} _ {Bükülen}} {{PEC} _ {Düz}} \))> 1 bahasy.Mundan başga-da, (\ (\ frac {{PEC} _ {Bükülen}} {{PEC} _ {Düz}} \)) iň gowy bahasy Re = 11,000-e ýetýär.90 ° ýylylyk çalşyjy, 45 ° ýylylyk çalşyjy bilen deňeşdirilende (\ (\ frac {EC PEC} _ {Twisted}} {{PEC} _ {Düz}} \)) birneme ýokarlanandygyny görkezýär., Re = 11,000 0.1 wt% -GNPs @ SDBS has ýokary (\ (\ frac {{PEC} _ {Bükülen}} {{PEC} _ {Düz}} \)) bahalaryny görkezýär, mysal üçin 45 ° ýylylyk çalşyjy burç üçin 1,25 we 90 ° burç ýylylyk çalşyjy üçin 1,27.Köpçülikleýin fraksiýanyň ähli göteriminde birden köp, bu bolsa egrilen lentalar bilen turbalaryň adaty turbalardan has ýokarydygyny görkezýär.Lenta goýmak bilen üpjün edilen gowulaşan ýylylyk geçirijisi, sürtülme ýitgileriniň ep-esli ýokarlanmagyna getirdi22.
Adaty turbalara (45 ° we 90 ° gelix burçy) degişlilikde dürli nanofliidleriň Reynolds sany üçin netijelilik ölçegleri.
A goşundyda DW, 0,1 wt% -GNP-SDBS @ DW we 0,1 wt% -GNP-COOH @ DW ulanyp, Re = 7000-de 45 ° we 90 ° ýylylyk çalşyjylaryň tertipleri görkezilýär.Geçiş tekizligindäki çyzyklar, egrilen lenta goýmalarynyň esasy akymyna täsiriniň iň täsirli aýratynlygydyr.45 ° we 90 ° ýylylyk çalşyjylaryň ulanylmagy, diwara ýakyn sebitdäki tizligiň takmynan deňdigini görkezýär.Bu aralykda, B goşundyda DW, 0,1 wt% -GNP-SDBS @ DW we 0,1 wt% -GNP-COOH @ DW ulanyp, Re = 7000-de 45 ° we 90 ° ýylylyk çalşyjylaryň tizlik konturlary görkezilýär.Tizlik aýlawlary üç dürli ýerde (dilimler), mysal üçin düzlük-1 (P1 = −30mm), düzlük-4 (P4 = 60mm) we düzlük-7 (P7 = 150mm).Turbanyň diwarynyň golaýyndaky akym tizligi iň pes we suwuklygyň tizligi turbanyň merkezine tarap ýokarlanýar.Mundan başga-da, howa kanalyndan geçende, diwaryň golaýyndaky pes tizlikleriň meýdany köpelýär.Munuň sebäbi diwaryň golaýyndaky pes tizlikli sebitiň galyňlygyny ýokarlandyrýan gidrodinamiki araçäk gatlagynyň ösmegi bilen baglanyşyklydyr.Mundan başga-da, Reynolds sanyny köpeltmek, ähli kesişlerde umumy tizlik derejesini ýokarlandyrýar we şeýlelik bilen kanaldaky pes tizlikli sebitiň galyňlygyny peseldýär39.
Kowalent we kowalent däl işleýän grafen nanosheetleri 45 ° we 90 ° burçly burçly burçly lentalarda baha berildi.Heatylylyk çalşyjy 7000 ≤ Re ≤ 17000-de SST k-omega turbulentlik modeli bilen san taýdan çözülýär. Termofiziki häsiýetler Tin = 308 K.-da hasaplanýar, şol bir wagtyň özünde bükülen turba diwaryny hemişelik 330 K. COOH @ DV) gyzdyryň) üç köpçülikleýin mukdarda suwuklandyryldy, mysal üçin (0.025 wt.%, 0.05 wt.% we 0,1 wt.%).Häzirki gözleg alty sany esasy faktory göz öňünde tutdy: çykyş temperaturasy, ýylylyk geçirijilik koeffisiýenti, Nusseltiň ortaça sany, sürtülme koeffisiýenti, basyşyň ýitmegi we öndürijilige baha beriş ölçegleri.Esasy netijeler:
Çykyşyň ortaça temperaturasy (\ ({{T} _ {out}} _ {Nanofluids} \) / \ ({{T} _ {out}} _ {Basefluid} \)) hemişe 1-den pes, bu bolsa ýaýramazlyk Walentiň (ZNP-SDBS @ DV) we kowalent (ZNP-COOH @ DV) nanofliidleriň çykyş temperaturasy esasy suwuklygyňkydan pesdir.Bu aralykda, çykyş rozetkasynyň ortaça temperaturasy (\ ({{T} _ {out}} _ {Twisted} \) / \ ({{T} _ {out}} _ {Düz} \)) bahasy> 1 (45 ° we 90 ° gelix burçy) çykyş temperaturasynyň adaty turbalara garanyňda has ýokarydygy.
Iki ýagdaýda-da ýylylyk geçiriş häsiýetleriniň (nanofliid / esasy suwuklyk) we (öwrümli turba / adaty turba) ortaça bahalary elmydama> 1 görkezýär.Kovalent däl (GNPs-SDBS @ DW) nanofliidler, kowalent (GNPs-COOH @ DW) nanofliidlere laýyk gelýän ýylylyk geçirişiniň ortaça ýokarlanandygyny görkezdi.
Kovalent däl (VNP-SDBS @ DW) we kovalent (VNP-COOH @ DW) nanofliidleriň ortaça sürtülme koeffisiýenti (\ ({f} _ {Nanofliidler} / {f} _ {Basefluid} \)) .kovalent däl (ZNP-SDBS @ DV) we kowalent (ZNP-COOH @ DV) nanofliidleriň sürtülmesi (\ ({f} _ {Bükülen} / {f} _ {Düz} \)) hemişe> 3.
Iki ýagdaýda-da (45 ° we 90 ° gelix burçy), nanofliidler (GNPs-SDBS @ DW) has ýokary görkezdi (\ ({\ Delta P} _ {Nanofluidler} / {\ Delta P} _ {Basefluid} \)) 0.025 wt% 2.04%, 0,05 wt% 2.46% we 0,44 wt% 3.44%.Bu aralykda, (GNPs-COOH @ DW) nanofliidler pes görkezdi (\ ({\ Delta P} _ {Nanofliidler} / {\ Delta P} _ {Basefluid} \)) 1,31% -den 0.025 wt% -e çenli 1,65% 0.05 agramy boýunça.Mundan başga-da, kovalent däl (GNPs-SDBS @ DW) we kowalent (GNPs-COOH @ DW) ortaça basyş ýitgisi (\ ({\ Delta P} _ {Twisted} / {\ Delta P} _ {Düz} \) ))) nanofliidler elmydama> 3.
Iki ýagdaýda-da (45 ° we 90 ° gelix burçlary), nanofliidler (GNPs-SDBS @ DW) has ýokary görkezdi (\ ({PEC} _ {Nanofluids} / {PEC} _ {Basefluid} \)) @DW bahasy) , meselem, 0.025 wt% - 1,17, 0,05 wt% - 1,19, 0,1 wt% - 1,26.Bu ýagdaýda (GNPs-COOH @ DW) nanofliidleri ulanýan (\ ({PEC} _ {Nanofluidler} / {PEC} _ {Basefluid} \)) bahalary 0.025 wt% üçin 1.02, 0 üçin 1.05 , 05 wt.% we 1.02 agramy boýunça 0,1%.Mundan başga-da, Re = 11,000-de, 0,1 wt% -GNPs @ SDBS 45 ° gelix burç üçin 1,25 ýaly has ýokary bahalary görkezdi (\ ({PEC} _ {Twisted} / {PEC} _ {Düz} \)). we 90 ° gelix burçy 1.27.
Týanpong, C. we ş.m.Delta ganatlary bilen bükülen lentalar bilen güýçlendirilen ýylylyk çalşyjyda nanofliid titanium dioksidiniň / suw akymynyň köp maksatly optimizasiýasy.içerki J. Hot.Ylym.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG we Jawaerde, C. Adaty we V görnüşli öwrümli lentalar bilen goýlan gabaklarda Nýuton däl suwuklyk akymynyň synag tejribesi., Alylylyk we köpçülikleýin geçiriş 55, 937–951 (2019).
Dong, X. we ş.m.Spiral-öwrümli turba ýylylyk çalşyjysynyň [J] ýylylyk geçiriş aýratynlyklaryny we akym garşylygyny tejribe taýdan öwrenmek.Programmanyň temperaturasy.taslama.176, 115397 (2020).
Ongonsiri, K., Eiamsa-Ard, P.derwaýys gözlegler.temperatura.taslama.3, 1-10 (2014).