304 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કોઇલ્ડ ટ્યુબિંગ રાસાયણિક ઘટક, ટર્બ્યુલેટરથી સજ્જ રાઉન્ડ ટ્યુબમાં સહસંયોજક અને બિન-સહસંયોજક રીતે કાર્યાત્મક ગ્રાફીન નેનોશીટ્સનું થર્મોડાયનેમિક વિશ્લેષણ

Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).વધુમાં, ચાલુ સમર્થનની ખાતરી કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
સ્લાઇડર્સ સ્લાઇડ દીઠ ત્રણ લેખો દર્શાવે છે.સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે પાછળના અને આગળના બટનોનો ઉપયોગ કરો અથવા દરેક સ્લાઇડમાંથી આગળ વધવા માટે અંતે સ્લાઇડ કંટ્રોલર બટનોનો ઉપયોગ કરો.

ચાઇનામાં 304 10*1mm સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કોઇલ્ડ ટ્યુબિંગ

કદ: 3/4 ઇંચ, 1/2 ઇંચ, 1 ઇંચ, 3 ઇંચ, 2 ઇંચ

એકમ પાઇપ લંબાઈ: 6 મીટર

સ્ટીલ ગ્રેડ: 201, 304 અને 316

ગ્રેડ: 201, 202, 304, 316, 304L, 316 L,

સામગ્રી: સ્ટેઈનલેસ સ્ટીલ

શરત: નવી

સહસંયોજક અને બિન-સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ્સનું 45° અને 90°ના હેલિક્સ ખૂણાઓ સાથે ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટથી સજ્જ રાઉન્ડ ટ્યુબમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.રેનોલ્ડ્સ નંબર 7000 ≤ Re ≤ 17000 હતો, થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન 308 K પર કરવામાં આવ્યું હતું. ભૌતિક મોડલને બે-પેરામીટર ટર્બ્યુલન્ટ સ્નિગ્ધતા મોડલ (SST k-ઓમેગા ટર્બ્યુલન્સ) નો ઉપયોગ કરીને સંખ્યાત્મક રીતે ઉકેલવામાં આવે છે.કાર્યમાં નેનોફ્લુઇડ્સ ZNP-SDBS@DV અને ZNP-COOH@DV ની સાંદ્રતા (0.025 wt.%, 0.05 wt.%, અને 0.1 wt.%) ધ્યાનમાં લેવામાં આવી હતી.ટ્વિસ્ટેડ ટ્યુબની દિવાલો 330 K ના સ્થિર તાપમાને ગરમ થાય છે. વર્તમાન અભ્યાસમાં છ પરિમાણો ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યા હતા: આઉટલેટ તાપમાન, હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક, સરેરાશ નસેલ્ટ નંબર, ઘર્ષણના ગુણાંક, દબાણમાં ઘટાડો અને પ્રદર્શન મૂલ્યાંકન માપદંડ.બંને કિસ્સાઓમાં (હેલિક્સ કોણ 45° અને 90°), ZNP-SDBS@DV નેનોફ્લુઇડ એ ZNP-COOH@DV કરતાં વધુ થર્મલ-હાઇડ્રોલિક લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવી હતી, અને તે વધતા જથ્થાબંધ અપૂર્ણાંક સાથે વધતી ગઈ, ઉદાહરણ તરીકે, 0.025 wt., અને 0.05 wt.1.19 છે.% અને 1.26 – 0.1 wt.%.બંને કિસ્સાઓમાં (હેલિક્સ કોણ 45° અને 90°), GNP-COOH@DW નો ઉપયોગ કરતી વખતે થર્મોડાયનેમિક લાક્ષણિકતાઓના મૂલ્યો 0.025% wt. માટે 1.02, 0.05% wt માટે 1.05 છે.અને 0.1% wt માટે 1.02.
હીટ એક્સ્ચેન્જર એ થર્મોડાયનેમિક ઉપકરણ 1 છે જેનો ઉપયોગ ઠંડક અને ગરમીની કામગીરી દરમિયાન ગરમીને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે થાય છે.હીટ એક્સ્ચેન્જરના થર્મલ-હાઈડ્રોલિક ગુણધર્મો હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકમાં સુધારો કરે છે અને કાર્યકારી પ્રવાહીના પ્રતિકારને ઘટાડે છે.હીટ ટ્રાન્સફરને સુધારવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે, જેમાં ટર્બ્યુલન્સ એન્હાન્સર્સ 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 અને nanofluids12,13,14,15નો સમાવેશ થાય છે.જાળવણીની સરળતા અને ઓછી કિંમત7,16ને કારણે હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં હીટ ટ્રાન્સફરને સુધારવા માટે ટ્વિસ્ટેડ ટેપ દાખલ કરવી એ સૌથી સફળ પદ્ધતિઓ પૈકીની એક છે.
પ્રાયોગિક અને કોમ્પ્યુટેશનલ અભ્યાસોની શ્રેણીમાં, ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટ્સ સાથે નેનોફ્લુઇડ્સ અને હીટ એક્સ્ચેન્જર્સના મિશ્રણના હાઇડ્રોથર્મલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.પ્રાયોગિક કાર્યમાં, સોય ટ્વિસ્ટેડ ટેપ (STT) હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં ત્રણ અલગ-અલગ મેટાલિક નેનોફ્લુઇડ્સ (Ag@DW, Fe@DW અને Cu@DW) ના હાઇડ્રોથર્મલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.બેઝ પાઇપની તુલનામાં, STT નું હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક 11% અને 67% દ્વારા સુધારેલ છે.α = β = 0.33 પરિમાણ સાથે કાર્યક્ષમતાના સંદર્ભમાં આર્થિક દૃષ્ટિકોણથી SST લેઆઉટ શ્રેષ્ઠ છે.વધુમાં, Ag@DW સાથે n માં 18.2% નો વધારો જોવા મળ્યો હતો, જોકે દબાણ નુકશાનમાં મહત્તમ વધારો માત્ર 8.5% હતો.કોઇલ કરેલ ટર્બ્યુલેટર સાથે અને વગર કેન્દ્રિત પાઈપોમાં હીટ ટ્રાન્સફર અને દબાણ નુકશાનની ભૌતિક પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ બળજબરીથી સંવહન સાથે Al2O3@DW નેનોફ્લુઈડના તોફાની પ્રવાહનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યો હતો.જ્યારે કોઇલ પિચ = 25 mm અને Al2O3@DW nanofluid 1.6 vol.% હોય ત્યારે મહત્તમ સરેરાશ નુસેલ્ટ નંબર (Nuavg) અને દબાણ નુકશાન Re = 20,000 પર જોવા મળે છે.WC દાખલ સાથે લગભગ ગોળ નળીઓમાંથી વહેતા ગ્રેફિન ઓક્સાઇડ નેનોફ્લુઇડ્સ (GO@DW) ની હીટ ટ્રાન્સફર અને પ્રેશર નુકશાન લાક્ષણિકતાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે પ્રયોગશાળા અભ્યાસો પણ હાથ ધરવામાં આવ્યા છે.પરિણામો દર્શાવે છે કે 0.12 vol%-GO@DW એ સંવહનીય હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકમાં લગભગ 77% વધારો કર્યો છે.અન્ય પ્રાયોગિક અભ્યાસમાં, નેનોફ્લુઇડ્સ (TiO2@DW) ને ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટ્સ20 સાથે ફીટ કરાયેલ ડિમ્પલ્ડ ટ્યુબની થર્મલ-હાઇડ્રોલિક લાક્ષણિકતાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા.1.258 ની મહત્તમ હાઇડ્રોથર્મલ કાર્યક્ષમતા 0.15 vol%-TiO2@DW નો ઉપયોગ કરીને 3.0 ના ટ્વિસ્ટ પરિબળ સાથે 45° વલણવાળા શાફ્ટમાં એમ્બેડ કરેલ છે.સિંગલ-ફેઝ અને ટુ-ફેઝ (હાઇબ્રિડ) સિમ્યુલેશન મોડલ્સ વિવિધ ઘન સાંદ્રતા (1–4% વોલ્યુમ%)21 પર CuO@DW નેનોફ્લુઇડ્સના પ્રવાહ અને હીટ ટ્રાન્સફરને ધ્યાનમાં લે છે.એક ટ્વિસ્ટેડ ટેપ સાથે નાખવામાં આવેલી ટ્યુબની મહત્તમ થર્મલ કાર્યક્ષમતા 2.18 છે, અને સમાન સ્થિતિમાં બે ટ્વિસ્ટેડ ટેપ સાથે દાખલ કરવામાં આવેલી ટ્યુબ 2.04 છે (બે-તબક્કાનું મોડેલ, Re = 36,000 અને 4 વોલ્યુમ.%).કાર્બોક્સિમિથાઈલ સેલ્યુલોઝ (CMC) અને કોપર ઓક્સાઇડ (CuO) ના નોન-ન્યુટોનિયન ટર્બ્યુલન્ટ નેનોફ્લુઈડ પ્રવાહનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે જેમાં ટ્વિસ્ટેડ ઇન્સર્ટ સાથે મુખ્ય પાઈપો અને પાઈપો છે.Nuavg 16.1% (મુખ્ય પાઇપલાઇન માટે) અને 60% (કોઇલ્ડ પાઇપલાઇન માટે (H/D = 5) ના ગુણોત્તર સાથે) નો સુધારો દર્શાવે છે.સામાન્ય રીતે, નીચા વળાંકથી રિબન ગુણોત્તર ઘર્ષણના ઉચ્ચ ગુણાંકમાં પરિણમે છે.એક પ્રાયોગિક અભ્યાસમાં, CuO@DW nanofluids નો ઉપયોગ કરીને હીટ ટ્રાન્સફર અને ઘર્ષણ ગુણાંકના ગુણધર્મો પર ટ્વિસ્ટેડ ટેપ (TT) અને કોઇલ (VC) સાથેના પાઈપોની અસરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.0.3 વોલ્યુમનો ઉપયોગ કરીને.%-CuO@DW એ Re = 20,000 VK-2 પાઇપમાં હીટ ટ્રાન્સફરને મહત્તમ 44.45% સુધી વધારવું શક્ય બનાવે છે.વધુમાં, જ્યારે ટ્વિસ્ટેડ જોડી કેબલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે અને સમાન સીમાની સ્થિતિમાં કોઇલ દાખલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે DW ની સરખામણીમાં ઘર્ષણનો ગુણાંક 1.17 અને 1.19 ના પરિબળો દ્વારા વધે છે.સામાન્ય રીતે, કોઇલમાં દાખલ કરાયેલા નેનોફ્લુઇડ્સની થર્મલ કાર્યક્ષમતા સ્ટ્રેન્ડેડ વાયરમાં દાખલ કરાયેલા નેનોફ્લુઇડ્સ કરતાં વધુ સારી હોય છે.ટર્બ્યુલન્ટ (MWCNT@DW) નેનોફ્લુઇડ પ્રવાહની વોલ્યુમેટ્રિક લાક્ષણિકતાનો અભ્યાસ સર્પાકાર વાયરમાં દાખલ કરાયેલી આડી ટ્યુબની અંદર કરવામાં આવ્યો હતો.તમામ કેસો માટે થર્મલ પર્ફોર્મન્સ પેરામીટર્સ > 1 હતા, જે દર્શાવે છે કે કોઇલ ઇન્સર્ટ સાથે નેનોફ્લુઇડિક્સનું સંયોજન પંપ પાવરનો ઉપયોગ કર્યા વિના હીટ ટ્રાન્સફરને સુધારે છે.એબ્સ્ટ્રેક્ટ—સંશોધિત ટ્વિસ્ટેડ-ટ્વિસ્ટેડ વી-આકારની ટેપ (VcTT) થી બનેલા વિવિધ દાખલો સાથેના બે-પાઈપ હીટ એક્સ્ચેન્જરની હાઇડ્રોથર્મલ લાક્ષણિકતાઓનો અભ્યાસ Al2O3 + TiO2@DW નેનોફ્લુઇડના અશાંત પ્રવાહની સ્થિતિમાં કરવામાં આવ્યો છે.બેઝ ટ્યુબમાં DW ની તુલનામાં, Nuavg માં 132% નો નોંધપાત્ર સુધારો અને 55% સુધીનો ઘર્ષણ ગુણાંક છે.વધુમાં, બે-પાઈપ હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં Al2O3+TiO2@DW નેનોકોમ્પોઝિટની ઊર્જા કાર્યક્ષમતા પર ચર્ચા કરવામાં આવી હતી.તેમના અભ્યાસમાં, તેઓએ જોયું કે Al2O3 + TiO2@DW અને TT ના ઉપયોગથી DW ની સરખામણીમાં કસરત કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થયો છે.વીસીટીટી ટર્બ્યુલેટર સાથે કેન્દ્રિત ટ્યુબ્યુલર હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં, સિંઘ અને સરકાર27 એ ફેઝ ચેન્જ મટિરિયલ્સ (પીસીએમ), વિખેરાયેલા સિંગલ/નેનોકોમ્પોઝિટ નેનોફ્લુઇડ્સ (PCM અને Al2O3 + PCM સાથે Al2O3@DW) નો ઉપયોગ કર્યો.તેઓએ અહેવાલ આપ્યો કે ટ્વિસ્ટ ગુણાંક ઘટવાથી અને નેનોપાર્ટિકલની સાંદ્રતામાં વધારો થતાં હીટ ટ્રાન્સફર અને દબાણનું નુકશાન વધે છે.મોટા વી-નોચ ડેપ્થ ફેક્ટર અથવા નાની પહોળાઈનું પરિબળ વધારે હીટ ટ્રાન્સફર અને દબાણ નુકશાન પ્રદાન કરી શકે છે.વધુમાં, ગ્રાફીન-પ્લેટિનમ (Gr-Pt) નો ઉપયોગ 2-TT28 ઇન્સર્ટ સાથે ટ્યુબમાં ગરમી, ઘર્ષણ અને એકંદર એન્ટ્રોપી જનરેશન રેટની તપાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે.તેમના અભ્યાસે દર્શાવ્યું હતું કે (Gr-Pt) ની નાની ટકાવારીએ પ્રમાણમાં ઊંચા ઘર્ષણયુક્ત એન્ટ્રોપી વિકાસની સરખામણીમાં ઉષ્મા એન્ટ્રોપી જનરેશનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કર્યો છે.મિશ્રિત Al2O3@MgO નેનોફ્લુઇડ્સ અને શંકુ આકારનું WC સારું મિશ્રણ ગણી શકાય, કારણ કે વધેલો ગુણોત્તર (h/Δp) બે-ટ્યુબ હીટ એક્સ્ચેન્જર 29 ના હાઇડ્રોથર્મલ પ્રભાવને સુધારી શકે છે.DW30 માં સ્થગિત વિવિધ ત્રણ-ભાગ હાઇબ્રિડ નેનોફ્લુઇડ્સ (THNF) (Al2O3 + graphene + MWCNT) સાથે હીટ એક્સ્ચેન્જર્સની ઊર્જા બચત અને પર્યાવરણીય કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે સંખ્યાત્મક મોડેલનો ઉપયોગ થાય છે.1.42–2.35 ની રેન્જમાં તેના પ્રદર્શન મૂલ્યાંકન માપદંડ (PEC) ને લીધે, ડિપ્રેસ્ડ ટ્વિસ્ટેડ ટર્બ્યુલાઈઝર ઇન્સર્ટ (DTTI) અને (Al2O3 + Graphene + MWCNT) નું સંયોજન જરૂરી છે.
અત્યાર સુધી, થર્મલ પ્રવાહીમાં હાઇડ્રોડાયનેમિક પ્રવાહમાં સહસંયોજક અને બિન-સહસંયોજક કાર્યાત્મકતાની ભૂમિકા પર થોડું ધ્યાન આપવામાં આવ્યું છે.આ અભ્યાસનો ચોક્કસ હેતુ 45° અને 90°ના હેલિક્સ એંગલ સાથે ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટમાં નેનોફ્લુઇડ્સ (ZNP-SDBS@DV) અને (ZNP-COOH@DV) ની થર્મલ-હાઇડ્રોલિક લાક્ષણિકતાઓની તુલના કરવાનો હતો.થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મો Tin = 308 K પર માપવામાં આવ્યા હતા. આ કિસ્સામાં, ત્રણ સમૂહ અપૂર્ણાંકને સરખામણી પ્રક્રિયામાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યા હતા, જેમ કે (0.025 wt.%, 0.05 wt.% અને 0.1 wt.%).3D ટર્બ્યુલન્ટ ફ્લો મોડલ (SST k-ω) માં શીયર સ્ટ્રેસ ટ્રાન્સફરનો ઉપયોગ થર્મલ-હાઈડ્રોલિક લાક્ષણિકતાઓને ઉકેલવા માટે થાય છે.આમ, આ અભ્યાસ હકારાત્મક ગુણધર્મો (હીટ ટ્રાન્સફર) અને નકારાત્મક ગુણધર્મો (ઘર્ષણ પર દબાણમાં ઘટાડો) ના અભ્યાસમાં નોંધપાત્ર યોગદાન આપે છે, જે થર્મલ-હાઈડ્રોલિક લાક્ષણિકતાઓનું નિદર્શન કરે છે અને આવી એન્જિનિયરિંગ સિસ્ટમ્સમાં વાસ્તવિક કાર્યકારી પ્રવાહીનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન કરે છે.
મૂળભૂત રૂપરેખાંકન એ એક સરળ પાઇપ છે (L = 900 mm અને Dh = 20 mm).ટ્વિસ્ટેડ ટેપના પરિમાણો (લંબાઈ = 20 એમએમ, જાડાઈ = 0.5 એમએમ, પ્રોફાઇલ = 30 એમએમ) શામેલ કર્યા.આ કિસ્સામાં, સર્પાકાર પ્રોફાઇલની લંબાઈ, પહોળાઈ અને સ્ટ્રોક અનુક્રમે 20 mm, 0.5 mm અને 30 mm હતી.ટ્વિસ્ટેડ ટેપ 45° અને 90° પર વળેલી હોય છે.ટીન = 308 K પર DW, બિન-સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ્સ (GNF-SDBS@DW) અને સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ્સ (GNF-COOH@DW) જેવા વિવિધ કાર્યકારી પ્રવાહી, ત્રણ અલગ-અલગ સામૂહિક સાંદ્રતા અને વિવિધ રેનોલ્ડ્સ સંખ્યા.પરીક્ષણો હીટ એક્સ્ચેન્જરની અંદર હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા.સર્પાકાર ટ્યુબની બહારની દિવાલ ગરમીના સ્થાનાંતરણને સુધારવા માટેના પરિમાણોને ચકાસવા માટે 330 K ના સ્થિર સપાટીના તાપમાને ગરમ કરવામાં આવી હતી.
અંજીર પર.1 યોજનાકીય રીતે લાગુ સીમા શરતો અને જાળીદાર ક્ષેત્ર સાથે ટ્વિસ્ટેડ ટેપ નિવેશ ટ્યુબ દર્શાવે છે.અગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, હેલિક્સના ઇનલેટ અને આઉટલેટ ભાગોને વેગ અને દબાણની સીમાની શરતો લાગુ પડે છે.સતત સપાટીના તાપમાને, પાઇપ દિવાલ પર બિન-સ્લિપ સ્થિતિ લાદવામાં આવે છે.વર્તમાન સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશન દબાણ-આધારિત ઉકેલનો ઉપયોગ કરે છે.તે જ સમયે, એક પ્રોગ્રામ (ANSYS FLUENT 2020R1) નો ઉપયોગ મર્યાદિત વોલ્યુમ પદ્ધતિ (FMM) નો ઉપયોગ કરીને આંશિક વિભેદક સમીકરણ (PDE) ને બીજગણિત સમીકરણોની સિસ્ટમમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે.બીજી-ક્રમની SIMPLE પદ્ધતિ (ક્રમિક દબાણ-આધારિત સમીકરણો માટેની અર્ધ-ગર્ભિત પદ્ધતિ) વેગ-દબાણ સાથે સંબંધિત છે.તેના પર ભાર મૂકવો જોઈએ કે સમૂહ, વેગ અને ઉર્જા સમીકરણો માટે અવશેષોનું કન્વર્જન્સ અનુક્રમે 103 અને 106 કરતાં ઓછું છે.
p ભૌતિક અને કોમ્પ્યુટેશનલ ડોમેન્સનો ડાયાગ્રામ: (a) હેલિક્સ એંગલ 90°, (b) હેલિક્સ એંગલ 45°, (c) કોઈ હેલિકલ બ્લેડ નથી.
નેનોફ્લુઇડ્સના ગુણધર્મો સમજાવવા માટે એક સમાન મોડેલનો ઉપયોગ થાય છે.બેઝ ફ્લુઇડ (DW) માં નેનોમટેરિયલ્સનો સમાવેશ કરીને, ઉત્કૃષ્ટ થર્મલ ગુણધર્મો સાથે સતત પ્રવાહી રચાય છે.આ સંદર્ભે, બેઝ ફ્લુઇડ અને નેનોમેટરીયલનું તાપમાન અને વેગ સમાન મૂલ્ય ધરાવે છે.ઉપરોક્ત સિદ્ધાંતો અને ધારણાઓને લીધે, કાર્યક્ષમ સિંગલ-ફેઝ ફ્લો આ અભ્યાસમાં કાર્ય કરે છે.કેટલાક અભ્યાસોએ નેનોફ્લુઇડિક પ્રવાહ 31,32 માટે સિંગલ-ફેઝ તકનીકોની અસરકારકતા અને લાગુ પાડવાનું નિદર્શન કર્યું છે.
નેનોફ્લુઇડ્સનો પ્રવાહ ન્યૂટોનિયન તોફાની, અસંકોચિત અને સ્થિર હોવો જોઈએ.કમ્પ્રેશન વર્ક અને ચીકણું હીટિંગ આ અભ્યાસમાં અપ્રસ્તુત છે.વધુમાં, પાઇપની આંતરિક અને બાહ્ય દિવાલોની જાડાઈ ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી નથી.તેથી, સમૂહ, વેગ અને ઊર્જા સંરક્ષણ સમીકરણો જે થર્મલ મોડેલને વ્યાખ્યાયિત કરે છે તે નીચે પ્રમાણે વ્યક્ત કરી શકાય છે:
જ્યાં \(\overrightarrow{V}\) એ સરેરાશ વેગ વેક્ટર છે, Keff = K + Kt એ સહસંયોજક અને બિન-સંયોજક નેનોફ્લુઇડ્સની અસરકારક થર્મલ વાહકતા છે, અને ε એ ઊર્જા વિસર્જન દર છે.કોષ્ટકમાં દર્શાવેલ ઘનતા (ρ), સ્નિગ્ધતા (μ), વિશિષ્ટ ગરમી ક્ષમતા (Cp) અને થર્મલ વાહકતા (k) સહિત નેનોફ્લુઇડ્સના અસરકારક થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મોને પ્રાયોગિક અભ્યાસ દરમિયાન 308 K1 તાપમાને માપવામાં આવ્યા હતા જ્યારે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આ સિમ્યુલેટરમાં.
પરંપરાગત અને TT ટ્યુબમાં અશાંત નેનોફ્લુઇડ પ્રવાહના સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશન રેનોલ્ડ્સ નંબર 7000 ≤ Re ≤ 17000 પર કરવામાં આવ્યા હતા. આ સિમ્યુલેશન્સ અને કન્વેક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકનું વિશ્લેષણ મેન્ટોરના κ-ω ટર્બ્યુલન્સ મોડલ ઓવર સ્ટર્બુલન્સ સ્ટ્રેસ સ્ટ્રેસનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું. મોડલ નેવિઅર-સ્ટોક્સ, સામાન્ય રીતે એરોડાયનેમિક સંશોધનમાં વપરાય છે.વધુમાં, મોડેલ દિવાલ કાર્ય વિના કામ કરે છે અને દિવાલો 35,36 ની નજીક સચોટ છે.(SST) κ-ω ટર્બ્યુલન્સ મોડેલના સંચાલન સમીકરણો નીચે મુજબ છે:
જ્યાં \(S\) એ તાણ દરનું મૂલ્ય છે, અને \(y\) એ અડીને આવેલી સપાટીનું અંતર છે.દરમિયાન, \({\alpha}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{ 2 }\), \({\beta}^{*}\), \({\sigma}_{{k}_{1}}\), \({\sigma}_{{k}_{ 2 }}\), \({\sigma}_{{\omega}_{1}}\) અને \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) બધા મોડેલ સ્થિરાંકો દર્શાવે છે.F1 અને F2 મિશ્ર કાર્યો છે.નોંધ: સીમા સ્તરમાં F1 = 1, આવનારા પ્રવાહમાં 0.
પ્રદર્શન મૂલ્યાંકન પરિમાણોનો ઉપયોગ અશાંત સંવાહક હીટ ટ્રાન્સફર, સહસંયોજક અને બિન-સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ પ્રવાહનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે31:
આ સંદર્ભમાં, (\(\rho\)), (\(v\)), (\({D}_{h}\)) અને (\(\mu\)) નો ઉપયોગ ઘનતા, પ્રવાહી વેગ માટે થાય છે. , હાઇડ્રોલિક વ્યાસ અને ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - ચોક્કસ ઉષ્મા ક્ષમતા અને વહેતા પ્રવાહીની થર્મલ વાહકતા.ઉપરાંત, (\(\dot{m}\)) સમૂહ પ્રવાહનો સંદર્ભ આપે છે, અને (\({T}_{out}-{T}_{in}\)) ઇનલેટ અને આઉટલેટ તાપમાનના તફાવતનો સંદર્ભ આપે છે.(NFs) સહસંયોજક, બિન-સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ્સનો ઉલ્લેખ કરે છે, અને (DW) નિસ્યંદિત પાણી (બેઝ ફ્લુઇડ) નો સંદર્ભ આપે છે.\({A}_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in) }\right)}{2}\) અને \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
બેઝ ફ્લુઇડ (DW), બિન-સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ (GNF-SDBS@DW), અને સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ (GNF-COOH@DW) ના થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મો પ્રકાશિત સાહિત્ય (પ્રાયોગિક અભ્યાસ), Sn = 308 K, તરીકે લેવામાં આવ્યા હતા. કોષ્ટક 134 માં બતાવેલ છે. સામાન્ય રીતે જાણીતા માસ ટકાવારી સાથે બિન-સહસંયોજક (GNP-SDBS@DW) નેનોફ્લુઇડ મેળવવાના પ્રયોગમાં, પ્રાથમિક GNP ના અમુક ગ્રામને શરૂઆતમાં ડિજિટલ સંતુલન પર વજન કરવામાં આવ્યું હતું.SDBS/મૂળ GNP નું વજન ગુણોત્તર (0.5:1) DW માં વેઇટેડ છે.આ કિસ્સામાં, સહસંયોજક (COOH-GNP@DW) નેનોફ્લુઇડ્સ HNO3 અને H2SO4 ના વોલ્યુમ રેશિયો (1:3) સાથે મજબૂત એસિડિક માધ્યમનો ઉપયોગ કરીને GNP ની સપાટી પર કાર્બોક્સિલ જૂથો ઉમેરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા હતા.સહસંયોજક અને બિન-સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ્સ DW માં 0.025 wt%, 0.05 wt% જેવા ત્રણ અલગ-અલગ વજનની ટકાવારીમાં સસ્પેન્ડ કરવામાં આવ્યા હતા.અને સમૂહના 0.1%.
મેશનું કદ સિમ્યુલેશનને અસર કરતું નથી તેની ખાતરી કરવા માટે ચાર અલગ-અલગ કોમ્પ્યુટેશનલ ડોમેન્સમાં મેશ સ્વતંત્રતા પરીક્ષણો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા.45° ટોર્સિયન પાઇપના કિસ્સામાં, એકમ કદ 1.75 mm સાથે એકમોની સંખ્યા 249,033 છે, એકમ કદ 2 mm સાથે એકમોની સંખ્યા 307,969 છે, એકમ કદ 2.25 mm સાથે એકમોની સંખ્યા 421,406 છે અને એકમોની સંખ્યા છે. અનુક્રમે એકમ કદ 2.5 mm 564 940 સાથે.વધુમાં, 90° ટ્વિસ્ટેડ પાઇપના ઉદાહરણમાં, 1.75 mm તત્વ કદ સાથે તત્વોની સંખ્યા 245,531 છે, 2 mm તત્વ કદ સાથે તત્વોની સંખ્યા 311,584 છે, 2.25 mm તત્વ કદ સાથે તત્વોની સંખ્યા છે. 422,708, અને 2.5 mm ના તત્વ કદ સાથે તત્વોની સંખ્યા અનુક્રમે 573,826 છે.(Tout, htc, અને Nuavg) જેવા થર્મલ પ્રોપર્ટી રીડિંગ્સની ચોકસાઈ ઘટકોની સંખ્યામાં ઘટાડો થતાં વધે છે.તે જ સમયે, ઘર્ષણ ગુણાંક અને દબાણ ઘટાડાના મૂલ્યોની ચોકસાઈએ સંપૂર્ણપણે અલગ વર્તન દર્શાવ્યું (ફિગ. 2).સિમ્યુલેટેડ કેસમાં થર્મલ-હાઈડ્રોલિક લાક્ષણિકતાઓનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે ગ્રીડ (2) નો ઉપયોગ મુખ્ય ગ્રીડ વિસ્તાર તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો.
45° અને 90° પર ટ્વિસ્ટેડ DW ટ્યુબની જોડીનો ઉપયોગ કરીને મેશથી સ્વતંત્ર રીતે હીટ ટ્રાન્સફર અને પ્રેશર ડ્રોપ પ્રદર્શનનું પરીક્ષણ કરવું.
હાલના આંકડાકીય પરિણામો હીટ ટ્રાન્સફર કામગીરી અને ઘર્ષણ ગુણાંક માટે જાણીતા પ્રયોગમૂલક સહસંબંધો અને સમીકરણો જેમ કે ડિટસ-બેલ્ટર, પેટુખોવ, ગેનેલિન્સ્કી, નોટર-રાઉસ અને બ્લાસિયસનો ઉપયોગ કરીને માન્ય કરવામાં આવ્યા છે.સરખામણી 7000≤Re≤17000 શરત હેઠળ કરવામાં આવી હતી.ફિગ અનુસાર.3, સિમ્યુલેશન પરિણામો અને હીટ ટ્રાન્સફર સમીકરણ વચ્ચેની સરેરાશ અને મહત્તમ ભૂલો 4.050 અને 5.490% (ડિટસ-બેલ્ટર), 9.736 અને 11.33% (પેતુખોવ), 4.007 અને 7.483% (ગ્નેલિન્સ્કી), અને 3.883% અને 3.883% (ગ્નેલિન્સ્કી) છે. નોટ-બેલ્ટર).ગુલાબ).આ કિસ્સામાં, સિમ્યુલેશન પરિણામો અને ઘર્ષણ ગુણાંક સમીકરણ વચ્ચેની સરેરાશ અને મહત્તમ ભૂલો અનુક્રમે 7.346% અને 8.039% (બ્લેસિયસ) અને 8.117% અને 9.002% (પેતુખોવ) છે.
સંખ્યાત્મક ગણતરીઓ અને પ્રયોગમૂલક સહસંબંધોનો ઉપયોગ કરીને વિવિધ રેનોલ્ડ્સ નંબરો પર ડીડબ્લ્યુના હીટ ટ્રાન્સફર અને હાઇડ્રોડાયનેમિક ગુણધર્મો.
આ વિભાગ બિન-સહસંયોજક (LNP-SDBS) અને સહસંયોજક (LNP-COOH) જલીય નેનોફ્લુઇડ્સના થર્મલ ગુણધર્મોની ચર્ચા કરે છે જે ત્રણ અલગ-અલગ સામૂહિક અપૂર્ણાંકો પર અને રેનોલ્ડ્સ નંબરો બેઝ ફ્લુઇડ (DW) ની તુલનામાં સરેરાશ છે.7000 ≤ Re ≤ 17000 માટે કોઇલ બેલ્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સની બે ભૂમિતિઓ (હેલિક્સ એંગલ 45° અને 90°)ની ચર્ચા કરવામાં આવી છે. ફિગમાં.4 એ બેઝ ફ્લુઇડ (DW) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}}}માં નેનોફ્લુઇડની બહાર નીકળતી વખતે સરેરાશ તાપમાન દર્શાવે છે. DW } } \) ) પર (0.025% wt., 0.05% wt. અને 0.1% wt.)(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\))) હંમેશા 1 કરતાં ઓછું હોય છે, જેનો અર્થ છે કે આઉટલેટનું તાપમાન બિન-સહસંયોજક છે (VNP-SDBS) અને સહસંયોજક (VNP-COOH) નેનોફ્લુઇડ્સ બેઝ લિક્વિડના આઉટલેટ પરના તાપમાનથી નીચે છે.સૌથી ઓછો અને સૌથી વધુ ઘટાડો અનુક્રમે 0.1 wt%-COOH@GNPs અને 0.1 wt%-SDBS@GNPs હતો.આ ઘટના સતત સામૂહિક અપૂર્ણાંક પર રેનોલ્ડ્સની સંખ્યામાં વધારો થવાને કારણે છે, જે નેનોફ્લુઇડ (એટલે ​​​​કે, ઘનતા અને ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા) ના ગુણધર્મોમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે.
આંકડા 5 અને 6 (0.025 wt.%, 0.05 wt.% અને 0.1 wt.%) પર નેનોફ્લુઇડથી બેઝ ફ્લુઇડ (DW) ની સરેરાશ હીટ ટ્રાન્સફર લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે.સરેરાશ હીટ ટ્રાન્સફર ગુણધર્મો હંમેશા 1 કરતા વધારે હોય છે, જેનો અર્થ છે કે બિન-સહસંયોજક (LNP-SDBS) અને સહસંયોજક (LNP-COOH) નેનોફ્લુઇડ્સના હીટ ટ્રાન્સફર ગુણધર્મો બેઝ ફ્લુઇડની સરખામણીમાં વધારે છે.0.1 wt%-COOH@GNPs અને 0.1 wt%-SDBS@GNP એ અનુક્રમે સૌથી નીચો અને સૌથી વધુ લાભ પ્રાપ્ત કર્યો છે.જ્યારે પાઇપ 1 માં વધુ પ્રવાહી મિશ્રણ અને અશાંતિને કારણે રેનોલ્ડ્સની સંખ્યા વધે છે, ત્યારે હીટ ટ્રાન્સફર કામગીરી સુધરે છે.નાના અંતર દ્વારા પ્રવાહી વધુ વેગ સુધી પહોંચે છે, પરિણામે પાતળો વેગ/હીટ બાઉન્ડ્રી લેયર બને છે, જે હીટ ટ્રાન્સફરનો દર વધારે છે.આધાર પ્રવાહીમાં વધુ નેનોપાર્ટિકલ્સ ઉમેરવાથી હકારાત્મક અને નકારાત્મક બંને પરિણામો આવી શકે છે.ફાયદાકારક અસરોમાં નેનોપાર્ટિકલ અથડામણમાં વધારો, અનુકૂળ પ્રવાહી થર્મલ વાહકતા આવશ્યકતાઓ અને ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફરનો સમાવેશ થાય છે.
45° અને 90° ટ્યુબ માટે રેનોલ્ડ્સ નંબરના આધારે નેનોફ્લુઇડથી બેઝ ફ્લુઇડમાં હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક.
તે જ સમયે, નકારાત્મક અસર એ નેનોફ્લુઇડની ગતિશીલ સ્નિગ્ધતામાં વધારો છે, જે નેનોફ્લુઇડની ગતિશીલતા ઘટાડે છે, જેનાથી સરેરાશ નુસેલ્ટ નંબર (નુએવીજી) ઘટાડે છે.નેનોફ્લુઇડ્સ (ZNP-SDBS@DW) અને (ZNP-COOH@DW) ની વધેલી થર્મલ વાહકતા બ્રાઉનિયન ગતિ અને DW37 માં સ્થગિત ગ્રાફીન નેનોપાર્ટિકલ્સના માઇક્રોકન્વેક્શનને કારણે હોવી જોઈએ.નેનોફ્લુઇડ (ZNP-COOH@DV) ની થર્મલ વાહકતા નેનોફ્લુઇડ (ZNP-SDBS@DV) અને નિસ્યંદિત પાણી કરતા વધારે છે.પાયાના પ્રવાહીમાં વધુ નેનોમટેરિયલ્સ ઉમેરવાથી તેમની થર્મલ વાહકતા વધે છે (કોષ્ટક 1)38.
આકૃતિ 7 સામૂહિક ટકા (0.025%, 0.05% અને 0.1%) માં આધાર પ્રવાહી (DW) (f(NFs)/f(DW)) સાથે નેનોફ્લુઇડ્સના ઘર્ષણના સરેરાશ ગુણાંકને દર્શાવે છે.સરેરાશ ઘર્ષણ ગુણાંક હંમેશા ≈1 હોય છે, જેનો અર્થ એ થાય છે કે બિન-સહસંયોજક (GNF-SDBS@DW) અને સહસંયોજક (GNF-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સ બેઝ ફ્લુઇડ જેટલો જ ઘર્ષણ ગુણાંક ધરાવે છે.ઓછી જગ્યા ધરાવતું હીટ એક્સ્ચેન્જર વધુ પ્રવાહ અવરોધ બનાવે છે અને પ્રવાહ ઘર્ષણમાં વધારો કરે છે.મૂળભૂત રીતે, ઘર્ષણનો ગુણાંક નેનોફ્લુઇડના સામૂહિક અપૂર્ણાંકમાં વધારો સાથે થોડો વધે છે.નેનોફ્લુઇડની વધેલી ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા અને પાયાના પ્રવાહીમાં નેનોગ્રાફીનની ઊંચી માસ ટકાવારી સાથે સપાટી પર વધેલા શીયર સ્ટ્રેસને કારણે ઉચ્ચ ઘર્ષણનું નુકસાન થાય છે.કોષ્ટક (1) બતાવે છે કે નેનોફ્લુઇડ (ZNP-SDBS@DV) ની ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા એ જ વજનની ટકાવારીમાં નેનોફ્લુઇડ (ZNP-COOH@DV) કરતા વધારે છે, જે સપાટીની અસરોના ઉમેરા સાથે સંકળાયેલ છે.બિન-સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ પર સક્રિય એજન્ટો.
અંજીર પર.8 બેઝ ફ્લુઇડ (DW) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) ની સરખામણીમાં (0.025%, 0.05% અને 0.1%) બતાવે છે ).બિન-સહસંયોજક (GNPs-SDBS@DW) નેનોફ્લુઇડે ઊંચા સરેરાશ દબાણમાં ઘટાડો દર્શાવ્યો હતો, અને માસ ટકાવારીમાં 0.025% wt. માટે 2.04%, 0.05% wt માટે 2.46% વધારો થયો હતો.અને 0.1% wt માટે 3.44%.કેસ એન્લાર્જમેન્ટ સાથે (હેલિક્સ એંગલ 45° અને 90°).દરમિયાન, નેનોફ્લુઇડ (GNPs-COOH@DW) એ નીચું સરેરાશ દબાણ ઘટાડ્યું, જે 1.31% થી વધીને 0.025% wt.0.05% wt પર 1.65% સુધી.0.05 wt.%-COOH@NP અને 0.1 wt.%-COOH@NP નું સરેરાશ દબાણ 1.65% છે.જોઈ શકાય છે તેમ, તમામ કેસોમાં Re નંબર વધવા સાથે દબાણમાં ઘટાડો થાય છે.ઉચ્ચ Re મૂલ્યો પર દબાણમાં વધારો એ વોલ્યુમ ફ્લો પર સીધી નિર્ભરતા દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.તેથી, ટ્યુબમાં ઉચ્ચ Re નંબર ઊંચા દબાણમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે, જેને પંપ પાવર 39,40 માં વધારો કરવાની જરૂર છે.વધુમાં, મોટા સપાટી વિસ્તાર દ્વારા પેદા થતી એડીઝ અને ટર્બ્યુલન્સની વધુ તીવ્રતાના કારણે દબાણનું નુકસાન વધારે છે, જે સીમા સ્તર1માં દબાણ અને જડતા દળોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને વધારે છે.
સામાન્ય રીતે, બિન-સહસંયોજક (VNP-SDBS@DW) અને સહસંયોજક (VNP-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સ માટે પ્રદર્શન મૂલ્યાંકન માપદંડ (PEC) ફિગમાં બતાવવામાં આવે છે.9. નેનોફ્લુઇડ (ZNP-SDBS@DV) એ બંને કિસ્સાઓમાં (ZNP-COOH@DV) કરતાં વધુ PEC મૂલ્યો દર્શાવ્યા હતા (હેલિક્સ એંગલ 45° અને 90°) અને સામૂહિક અપૂર્ણાંકને વધારીને તેમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો, ઉદાહરણ તરીકે, 0.025 wt.%.1.17 છે, 0.05 wt.% છે 1.19 અને 0.1 wt.% છે 1.26.દરમિયાન, nanofluids (GNPs-COOH@DW) નો ઉપયોગ કરતા PEC મૂલ્યો 0.025 wt% માટે 1.02, 0.05 wt% માટે 1.05, 0.1 wt% માટે 1.05 હતા.બંને કિસ્સાઓમાં (હેલિક્સ કોણ 45° અને 90°).1.02.એક નિયમ તરીકે, રેનોલ્ડ્સની સંખ્યામાં વધારો સાથે, થર્મલ-હાઇડ્રોલિક કાર્યક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે.જેમ જેમ રેનોલ્ડ્સની સંખ્યામાં વધારો થાય છે તેમ, થર્મલ-હાઈડ્રોલિક કાર્યક્ષમતા ગુણાંકમાં ઘટાડો વ્યવસ્થિત રીતે (NuNFs/NuDW) અને (fNFs/fDW) માં ઘટાડો સાથે સંકળાયેલ છે.
45° અને 90° કોણ સાથે ટ્યુબ માટે રેનોલ્ડ્સ નંબર પર આધાર રાખીને બેઝ ફ્લુઇડ્સના સંદર્ભમાં નેનોફ્લુઇડ્સના હાઇડ્રોથર્મલ ગુણધર્મો.
આ વિભાગ પાણીના થર્મલ ગુણધર્મો (DW), બિન-સહસંયોજક (VNP-SDBS@DW), અને સહસંયોજક (VNP-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સની ત્રણ અલગ-અલગ સામૂહિક સાંદ્રતા અને રેનોલ્ડ્સ નંબર પર ચર્ચા કરે છે.સરેરાશ થર્મલ-હાઈડ્રોલિક કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે પરંપરાગત પાઈપો (હેલિક્સ એંગલ 45° અને 90°) ના સંદર્ભમાં 7000 ≤ Re ≤ 17000 રેન્જમાં બે કોઇલ બેલ્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જર ભૂમિતિને ધ્યાનમાં લેવામાં આવી હતી.અંજીર પર.10 સામાન્ય પાઈપ (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ હેલિક્સ એંગલ 45° અને 90°)) નો ઉપયોગ કરીને સરેરાશ તરીકે આઉટલેટ પર પાણી અને નેનોફ્લુઇડ્સનું તાપમાન દર્શાવે છે. {T} _{આઉટ}__{રેગ્યુલર}}\)).બિન-સહસંયોજક (GNP-SDBS@DW) અને સહસંયોજક (GNP-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સમાં ત્રણ અલગ અલગ વજનના અપૂર્ણાંક હોય છે જેમ કે 0.025 wt%, 0.05 wt% અને 0.1 wt%.ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે.11, આઉટલેટ તાપમાનનું સરેરાશ મૂલ્ય (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\))) > 1, તે દર્શાવે છે કે (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ) હીટ એક્સ્ચેન્જરના આઉટલેટ પરનું તાપમાન પરંપરાગત પાઇપ કરતા વધુ નોંધપાત્ર છે, કારણ કે અશાંતિની વધુ તીવ્રતા અને પ્રવાહીના વધુ સારા મિશ્રણને કારણે.વધુમાં, રેનોલ્ડ્સની સંખ્યા વધવાની સાથે DW, બિન-સહસંયોજક અને સહસંયોજક નેનોફ્લુઇડ્સના આઉટલેટ પરનું તાપમાન ઘટ્યું છે.આધાર પ્રવાહી (DW) સૌથી વધુ સરેરાશ આઉટલેટ તાપમાન ધરાવે છે.દરમિયાન, સૌથી નીચું મૂલ્ય 0.1 wt%-SDBS@GNPs નો સંદર્ભ આપે છે.બિન-સહસંયોજક (GNPs-SDBS@DW) નેનોફ્લુઇડ્સ સહસંયોજક (GNPs-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સની તુલનામાં નીચું સરેરાશ આઉટલેટ તાપમાન દર્શાવે છે.ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ફ્લો ફિલ્ડને વધુ મિશ્ર બનાવે છે, તેથી નજીકની દિવાલ ગરમીનો પ્રવાહ પ્રવાહીમાંથી વધુ સરળતાથી પસાર થઈ શકે છે, જે એકંદર તાપમાનમાં વધારો કરે છે.નીચા ટ્વિસ્ટ-ટુ-ટેપ ગુણોત્તરમાં વધુ સારી રીતે પ્રવેશ થાય છે અને તેથી વધુ સારી ગરમીનું સ્થાનાંતરણ થાય છે.બીજી બાજુ, તે જોઈ શકાય છે કે રોલ્ડ ટેપ દિવાલ સામે નીચું તાપમાન જાળવી રાખે છે, જે બદલામાં નુઆવજીમાં વધારો કરે છે.ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટ માટે, ઉચ્ચ Nuavg મૂલ્ય ટ્યુબ22 ની અંદર સુધારેલ સંવહન હીટ ટ્રાન્સફર સૂચવે છે.વધતા પ્રવાહના માર્ગ અને વધારાના મિશ્રણ અને અશાંતિને લીધે, નિવાસનો સમય વધે છે, પરિણામે આઉટલેટ 41 પર પ્રવાહીના તાપમાનમાં વધારો થાય છે.
પરંપરાગત ટ્યુબ (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ) ના આઉટલેટ તાપમાનને સંબંધિત વિવિધ નેનોફ્લુઇડ્સની રેનોલ્ડ્સ સંખ્યા.
હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ) વિરુદ્ધ રેનોલ્ડ્સ સંખ્યાઓ પરંપરાગત ટ્યુબની તુલનામાં વિવિધ નેનોફ્લુઇડ્સ માટે.
ઉન્નત કોઇલ ટેપ હીટ ટ્રાન્સફરની મુખ્ય પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે: 1. હીટ એક્સચેન્જ ટ્યુબના હાઇડ્રોલિક વ્યાસને ઘટાડવાથી પ્રવાહ વેગ અને વળાંકમાં વધારો થાય છે, જે બદલામાં દિવાલ પર શીયર સ્ટ્રેસમાં વધારો કરે છે અને ગૌણ હિલચાલને પ્રોત્સાહન આપે છે.2. વિન્ડિંગ ટેપના અવરોધને કારણે, પાઇપ દિવાલ પર ઝડપ વધે છે, અને સીમા સ્તરની જાડાઈ ઘટે છે.3. ટ્વિસ્ટેડ બેલ્ટ પાછળ સર્પાકાર પ્રવાહ ઝડપમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.4. પ્રેરિત વોર્ટિસીસ પ્રવાહના મધ્ય અને નજીકની દિવાલના પ્રદેશો વચ્ચે પ્રવાહી મિશ્રણને સુધારે છે.અંજીર પર.11 અને ફિગ.12 DW અને nanofluids ના હીટ ટ્રાન્સફર ગુણધર્મો દર્શાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે (હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક અને સરેરાશ નુસેલ્ટ નંબર) પરંપરાગત ટ્યુબની તુલનામાં ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટેશન ટ્યુબનો ઉપયોગ કરીને સરેરાશ તરીકે.બિન-સહસંયોજક (GNP-SDBS@DW) અને સહસંયોજક (GNP-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સમાં ત્રણ અલગ અલગ વજનના અપૂર્ણાંક હોય છે જેમ કે 0.025 wt%, 0.05 wt% અને 0.1 wt%.બંને હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ) સરેરાશ હીટ ટ્રાન્સફર કામગીરી >1 છે, જે પરંપરાગત ટ્યુબની તુલનામાં કોઇલ કરેલ ટ્યુબ સાથે હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક અને સરેરાશ નુસેલ્ટ નંબરમાં સુધારો દર્શાવે છે.બિન-સહસંયોજક (GNPs-SDBS@DW) નેનોફ્લુઇડ્સ સહસંયોજક (GNPs-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સ કરતાં વધુ સરેરાશ હીટ ટ્રાન્સફર સુધારણા દર્શાવે છે.Re = 900 પર, બે હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ) માટે હીટ ટ્રાન્સફર કામગીરી -SDBS@GNPs માં 0.1 wt% સુધારો 1.90 ની કિંમત સાથે સૌથી વધુ હતો.આનો અર્થ એ છે કે નીચા પ્રવાહી વેગ (રેનોલ્ડ્સ નંબર)43 અને વધતી જતી અશાંતિની તીવ્રતા પર સમાન ટીપી અસર વધુ મહત્વપૂર્ણ છે.બહુવિધ વોર્ટિસીસની રજૂઆતને કારણે, TT ટ્યુબની હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક અને સરેરાશ નસેલ્ટ નંબર પરંપરાગત ટ્યુબ કરતાં વધારે છે, પરિણામે પાતળું બાઉન્ડ્રી લેયર થાય છે.શું HP ની હાજરી અશાંતિની તીવ્રતામાં વધારો કરે છે, કાર્યકારી પ્રવાહીના પ્રવાહનું મિશ્રણ અને બેઝ પાઇપની તુલનામાં ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફર (ટ્વિસ્ટેડ-ટ્વિસ્ટેડ ટેપ દાખલ કર્યા વિના)21.
પરંપરાગત ટ્યુબની તુલનામાં વિવિધ નેનોફ્લુઇડ્સ માટે સરેરાશ નુસેલ્ટ નંબર (હેલિક્સ એંગલ 45° અને 90°) વિરુદ્ધ રેનોલ્ડ્સ નંબર.
આકૃતિઓ 13 અને 14 ઘર્ષણનો સરેરાશ ગુણાંક દર્શાવે છે (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) અને દબાણમાં ઘટાડો (\(\frac{{\Delta P}) DW nanofluids, (GNPs-SDBS@DW) અને (GNPs-COOH@DW) આયન એક્સ્ચેન્જરનો ઉપયોગ કરીને પરંપરાગત પાઈપો માટે _ {ટ્વિસ્ટેડ}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} લગભગ 45° અને 90° ( 0.025 wt %, 0.05 wt % અને 0.1 wt %). { {f}_{Plain} }\)) અને દબાણમાં ઘટાડો (\(\frac{{ \Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{Plain}}\}) ઘટાડો. કિસ્સાઓ, ઘર્ષણ ગુણાંક અને દબાણ નુકશાન નીચલા રેનોલ્ડ્સ નંબરો પર વધારે છે સરેરાશ ઘર્ષણ ગુણાંક અને દબાણ નુકશાન 3.78 અને 3.12 ની વચ્ચે છે સરેરાશ ઘર્ષણ ગુણાંક અને દબાણ નુકશાન દર્શાવે છે કે (45° હેલિક્સ એન્ગલ અને 90°) હીટ એક્સ્ચેન્જરની કિંમત પરંપરાગત પાઈપો કરતાં ત્રણ ગણી વધારે છે. વધુમાં, જ્યારે કાર્યકારી પ્રવાહી વધુ ઝડપે વહે છે, ત્યારે ઘર્ષણનો ગુણાંક ઘટે છે. સમસ્યા ઊભી થાય છે કારણ કે જેમ જેમ રેનોલ્ડ્સની સંખ્યા વધે છે તેમ, બાઉન્ડ્રી લેયરની જાડાઈ વધે છે. ઘટે છે, જે અસરગ્રસ્ત વિસ્તાર પર ગતિશીલ સ્નિગ્ધતાની અસરમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે, વેગ ગ્રેડિએન્ટ્સ અને શીયર સ્ટ્રેસમાં ઘટાડો થાય છે અને પરિણામે, ઘર્ષણ 21 ના ​​ગુણાંકમાં ઘટાડો થાય છે.TT ની હાજરીને કારણે સુધારેલી અવરોધક અસર અને વધેલા ઘુમરાથી વિજાતીય ટીટી પાઈપો માટે બેઝ પાઈપો કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે દબાણનું નુકસાન થાય છે.વધુમાં, બેઝ પાઇપ અને ટીટી પાઇપ બંને માટે, તે જોઈ શકાય છે કે કામ કરતા પ્રવાહી 43 ની ઝડપ સાથે દબાણ ડ્રોપ વધે છે.
ઘર્ષણનો ગુણાંક (45° અને 90° હેલિક્સ કોણ) વિરુદ્ધ રેનોલ્ડ્સ સંખ્યા પરંપરાગત ટ્યુબની તુલનામાં વિવિધ નેનોફ્લુઇડ્સ માટે.
પરંપરાગત ટ્યુબની તુલનામાં વિવિધ નેનોફ્લુઇડ્સ માટે રેનોલ્ડ્સ નંબરના કાર્ય તરીકે દબાણમાં ઘટાડો (45° અને 90° હેલિક્સ કોણ).
સારાંશમાં, આકૃતિ 15 સાદા ટ્યુબ (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}}) ની તુલનામાં 45° અને 90° ખૂણાવાળા હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ માટે પ્રદર્શન મૂલ્યાંકન માપદંડ (PEC) દર્શાવે છે. ) ) માં (0.025 wt.%, 0.05 wt.% અને 0.1 wt.%) DV, (VNP-SDBS@DV) અને સહસંયોજક (VNP-COOH@DV) નેનોફ્લુઇડ્સનો ઉપયોગ કરીને.હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં મૂલ્ય (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) > 1 બંને કિસ્સાઓમાં (45° અને 90° હેલિક્સ કોણ).વધુમાં, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) તેની શ્રેષ્ઠ કિંમત Re = 11,000 સુધી પહોંચે છે.90° હીટ એક્સ્ચેન્જર 45° હીટ એક્સ્ચેન્જરની તુલનામાં (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\))) માં થોડો વધારો દર્શાવે છે., Re = 11,000 0.1 wt%-GNPs@SDBS ઉચ્ચ (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) મૂલ્યોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, દા.ત. 45° હીટ એક્સ્ચેન્જર કોર્નર માટે 1.25 અને 90° કોર્નર હીટ એક્સ્ચેન્જર માટે 1.27.તે સામૂહિક અપૂર્ણાંકની તમામ ટકાવારીમાં એક કરતા વધારે છે, જે સૂચવે છે કે ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટ્સ સાથેના પાઈપો પરંપરાગત પાઈપો કરતાં શ્રેષ્ઠ છે.નોંધનીય રીતે, ટેપ ઇન્સર્ટ દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવેલ સુધારેલ હીટ ટ્રાન્સફરને પરિણામે ઘર્ષણના નુકસાનમાં નોંધપાત્ર વધારો થયો22.
પરંપરાગત ટ્યુબ (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ) ના સંબંધમાં વિવિધ નેનોફ્લુઇડ્સની રેનોલ્ડ્સ સંખ્યા માટે કાર્યક્ષમતા માપદંડ.
પરિશિષ્ટ A DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW અને 0.1 wt%-GNP-COOH@DW નો ઉપયોગ કરીને Re = 7000 પર 45° અને 90° હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ માટે સ્ટ્રીમલાઇન્સ બતાવે છે.ટ્રાંસવર્સ પ્લેનમાં સ્ટ્રીમલાઇન્સ મુખ્ય પ્રવાહ પર ટ્વિસ્ટેડ રિબન ઇન્સર્ટ્સની અસરનું સૌથી આકર્ષક લક્ષણ છે.45° અને 90° હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો ઉપયોગ દર્શાવે છે કે નજીકના દિવાલના પ્રદેશમાં વેગ લગભગ સમાન છે.દરમિયાન, પરિશિષ્ટ B DW, 0.1 wt%-GNP-SDBS@DW અને 0.1 wt%-GNP-COOH@DW નો ઉપયોગ કરીને Re = 7000 પર 45° અને 90° હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ માટે વેગના રૂપરેખા બતાવે છે.વેગ લૂપ્સ ત્રણ અલગ અલગ સ્થાનો (સ્લાઇસ) માં છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્લેન-1 (P1 = −30mm), પ્લેન-4 (P4 = 60mm) અને પ્લેન-7 (P7 = 150mm).પાઇપની દિવાલની નજીકનો પ્રવાહ વેગ સૌથી ઓછો છે અને પ્રવાહીનો વેગ પાઇપના કેન્દ્ર તરફ વધે છે.વધુમાં, જ્યારે હવા નળીમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે દિવાલની નજીકના નીચા વેગનો વિસ્તાર વધે છે.આ હાઇડ્રોડાયનેમિક બાઉન્ડ્રી લેયરની વૃદ્ધિને કારણે છે, જે દિવાલની નજીકના ઓછા-વેગવાળા પ્રદેશની જાડાઈમાં વધારો કરે છે.વધુમાં, રેનોલ્ડ્સની સંખ્યા વધારવાથી તમામ ક્રોસ વિભાગોમાં એકંદર વેગ સ્તર વધે છે, જેનાથી ચેનલ39માં ઓછા વેગવાળા પ્રદેશની જાડાઈ ઓછી થાય છે.
સહસંયોજક અને બિન-સહસંયોજક રીતે કાર્યાત્મક ગ્રાફીન નેનોશીટ્સનું મૂલ્યાંકન 45° અને 90°ના હેલિક્સ ખૂણા સાથે ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટમાં કરવામાં આવ્યું હતું.હીટ એક્સ્ચેન્જરને 7000 ≤ Re ≤ 17000 પર SST k-ઓમેગા ટર્બ્યુલન્સ મોડલનો ઉપયોગ કરીને આંકડાકીય રીતે ઉકેલવામાં આવે છે. થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મોની ગણતરી ટીન = 308 K પર કરવામાં આવે છે. સાથે સાથે ટ્વિસ્ટેડ ટ્યુબની દિવાલને સતત 330D K. COVH@OH) તાપમાને ગરમ કરો. ત્રણ માસની માત્રામાં પાતળું કરવામાં આવ્યું હતું, ઉદાહરણ તરીકે (0.025 wt.%, 0.05 wt.% અને 0.1 wt.%).વર્તમાન અભ્યાસમાં છ મુખ્ય પરિબળો ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યા છે: આઉટલેટ તાપમાન, હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક, સરેરાશ નુસેલ્ટ નંબર, ઘર્ષણના ગુણાંક, દબાણમાં ઘટાડો અને પ્રદર્શન મૂલ્યાંકન માપદંડ.અહીં મુખ્ય તારણો છે:
સરેરાશ આઉટલેટ તાપમાન (\({{T}_{out}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\))) હંમેશા 1 કરતાં ઓછું હોય છે, જેનો અર્થ છે બિન-સ્પ્રેડ વેલેન્સ (ZNP-SDBS@DV) અને સહસંયોજક (ZNP-COOH@DV) નેનોફ્લુઇડ્સનું આઉટલેટ તાપમાન બેઝ લિક્વિડ કરતા ઓછું છે.દરમિયાન, સરેરાશ આઉટલેટ તાપમાન (\({{T}_{out}}_{Twisted}\)\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) મૂલ્ય > 1, જે સૂચવે છે હકીકત એ છે કે (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ) આઉટલેટનું તાપમાન પરંપરાગત ટ્યુબ કરતા વધારે છે.
બંને કિસ્સાઓમાં, હીટ ટ્રાન્સફર ગુણધર્મો (નેનોફ્લુઇડ/બેઝ ફ્લુઇડ) અને (ટ્વિસ્ટેડ ટ્યુબ/સામાન્ય ટ્યુબ)ના સરેરાશ મૂલ્યો હંમેશા >1 દર્શાવે છે.બિન-સહસંયોજક (GNPs-SDBS@DW) નેનોફ્લુઇડ્સે સહસંયોજક (GNPs-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સને અનુરૂપ, હીટ ટ્રાન્સફરમાં ઊંચી સરેરાશ વધારો દર્શાવ્યો હતો.
બિન-સહસંયોજક (VNP-SDBS@DW) અને સહસંયોજક (VNP-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સનું સરેરાશ ઘર્ષણ ગુણાંક (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) હંમેશા ≈1 હોય છે. .હંમેશા > 3 માટે બિન-સહસંયોજક (ZNP-SDBS@DV) અને સહસંયોજક (ZNP-COOH@DV) નેનોફ્લુઇડ્સ (\({f}_{Twisted}/{f}_{Plain}\))નું ઘર્ષણ.
બંને કિસ્સાઓમાં (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ), નેનોફ્લુઇડ્સ (GNPs-SDBS@DW) વધારે (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0.025 દર્શાવે છે. 2.04% માટે wt.%, 2.46% માટે 0.05 wt.% અને 3.44% માટે 0.1 wt.%.દરમિયાન, (GNPs-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડ્સ 0.025 wt માટે 1.31% થી નીચા (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) દર્શાવે છે.% થી 1.65% 0.05 છે વજન દ્વારા %.વધુમાં, બિન-સહસંયોજક (GNPs-SDBS@DW) અને સહસંયોજક (GNPs-COOH@DW)નું સરેરાશ દબાણ નુકશાન (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\)) ))) નેનોફ્લુઇડ હંમેશા >3.
બંને કિસ્સાઓમાં (45° અને 90° હેલિક્સ એંગલ), નેનોફ્લુઇડ્સ (GNPs-SDBS@DW) એ ઊંચું દર્શાવ્યું (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW મૂલ્ય) , દા.ત. 0.025 wt.% – 1.17, 0.05 wt.% – 1.19, 0.1 wt.% – 1.26.આ કિસ્સામાં, (GNPs-COOH@DW) નેનોફ્લુઇડનો ઉપયોગ કરીને (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) ના મૂલ્યો 0.025 wt.% માટે 1.02, 0 માટે 1.05 છે , 05 wt.% અને 1.02 વજન દ્વારા 0.1% છે.વધુમાં, Re = 11,000 પર, 0.1 wt%-GNPs@SDBS એ ઊંચા મૂલ્યો દર્શાવ્યા (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\))), જેમ કે 45° હેલિક્સ કોણ માટે 1.25 અને 90° હેલિક્સ કોણ 1.27.
થિયાનપોંગ, સી. એટ અલ.હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં નેનોફ્લુઇડ ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ/પાણીના પ્રવાહનું બહુહેતુક ઑપ્ટિમાઇઝેશન, ડેલ્ટા પાંખો સાથે ટ્વિસ્ટેડ ટેપ ઇન્સર્ટ દ્વારા વિસ્તૃત.આંતરિક જે. હોટ.વિજ્ઞાન172, 107318 (2022).
લેંગેરુડી, એચજી અને જાવર્ડે, સી. લાક્ષણિક અને વી-આકારની ટ્વિસ્ટેડ ટેપ સાથે દાખલ કરવામાં આવેલા બેલોમાં બિન-ન્યુટોનિયન પ્રવાહીના પ્રવાહનો પ્રાયોગિક અભ્યાસ.હીટ એન્ડ માસ ટ્રાન્સફર 55, 937–951 (2019).
ડોંગ, એક્સ. એટ અલ.સર્પાકાર-ટ્વિસ્ટેડ ટ્યુબ્યુલર હીટ એક્સ્ચેન્જર [J] ના હીટ ટ્રાન્સફર લાક્ષણિકતાઓ અને પ્રવાહ પ્રતિકારનો પ્રાયોગિક અભ્યાસ.એપ્લિકેશન તાપમાન.પ્રોજેક્ટ176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. અને Eiamsa-Ard, SJCS ત્રાંસી વિભાજિત ફિન્સ સાથે તોફાની ચેનલ પ્રવાહમાં સુધારેલ હીટ ટ્રાન્સફર.પ્રસંગોચિત સંશોધન.તાપમાનપ્રોજેક્ટ3, 1–10 (2014).