از معادله فیلیپس [۸۷] و با بهره‌گیری از متغیرهای ورودی، اعداد رینولدز و پرانتل و قرار دادن در معادله فیلیپس، می‌توان مقایسه‌ای نسبی به عمل آورد. در این قسمت شبیهسازی انجام شده با نتایج حاصل از معادله فیلیپس مقایسه می شود. برای شبیهسازی، از سیال نیوتنی آب در دمای ۲۵ درجه سانتی گراد، تحت جریان مغشوش استفاده میکنیم. مسئله برای سه رینولدز ۲۵۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ حل می شود. هندسه مسئله، میکروکانالی به قطر ۱۰۰ میکرون و طول ۲۰ میلیمتر است که تحت شار گرمایی ۱۰۰۰۰۰ وات بر مترمربع است.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
در جدول ۸-۳ مقادیر عدد ناسلت با بهره گرفتن از دو روش، محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده‌اند. این دو روش، معادله فیلیپس [۸۷] و همچنین محاسبات صورت گرفته در شبیه سازی با شرایط بالا هستند.
جدول ۸-۳ مقایسه عدد ناسلت میانگین سیال نیوتنی آب به دو روش در رینولدزهای متفاوت
| Re=2500 | Re=4500 | Re=6000 | |
| معادله فیلیپس | ۲۳۶/۱۹ | ۵۱۵۹/۳۳ | ۳۶۶۵/۴۳ |
| تحقیق حاضر | ۳۷۱۸/۲۳ | ۱۹۴۵/۳۷ | ۸۲۲۲/۴۳ |
۸-۴ محاسبه ضریب انتقال حرارت جا به جایی و عدد ناسلت سیال غیرنیوتنی پایه
با داشتن دمای دیواره در هر نقطه از طول لوله و محاسبه دمای توده سیال در آن نقطه، ضریب انتقال حرارت جا به جایی موضعی سیال به دست می‌آید. در شکل ۸-۴ منحنی‌های مربوط به این مقادیر برای سیال غیرنیوتنی پایه که در این تحقیق محلول ۵/۰ درصد وزنی کربوکسی متیل سلولز در آب است برای سه عدد رینولدز ۲۵۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ ترسیم شده است. این منحنیها از ورودی لوله و ناحیه توسعه یافته و انتهای لوله امتداد مییابند. همان‌طور که مشاهده می‌شود با افزایش عدد رینولدز ضریب انتقال حرارت سیال افزایش یافته است.
شکل ۸-۴ تغییرات ضریب انتقال حرارت موضعی سیال غیرنیوتنی پایه در طول لوله و اثر عدد رینولدز
شکل ۸-۵ تغییرات عدد ناسلت را در سه عدد رینولدز متفاوت برای سیال غیرنیوتنی پایه نشان میدهد. همان‌طور که ملاحظه می‌شود مطابق انتظار عدد ناسلت با افزایش رینولدز افزایش یافته است.
افزایش رینولدز از ۲۵۰۰ به ۴۵۰۰ باعث افزایش ضریب انتقال حرارت میانگین به میزان ۶/۱% می شود و افزایش رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ ، افزایش ۵/۱۷ درصدی ضریب انتقال حرارت میانگین را به همراه دارد.
به طور مشابه برای عدد ناسلت میانگین، افزایش ۶/۱ درصدی عدد ناسلت میانگین با افزایش عدد رینولدز از ۲۵۰۰ به ۴۵۰۰ و افزایش ۵/۱۷ درصدی عدد ناسلت میانگین در تغییر عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ اتفاق میافتد. در تغییر عدد رینولدز به رینولدزهای بالاتر، افزایش ضریب انتقال حرارت جا به جایی و عدد ناسلت چشمگیرتر است.
شکل ۸-۵ تغییرات عدد ناسلت موضعی سیال غیرنیوتنی پایه در سه رینولدز مختلف
۸-۵ تأثیر غلظت نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی و عدد ناسلت
در شکلهای ۸-۶ تا شکل ۸-۸ ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین محاسبه شده برای نانوسیال غیرنیوتنی حاوی ذرات ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ نانومتری اکسید مس با غلظتهای حجمی ۵/۰، ۱ و ۵/۱ درصد، در رینولدزهای ۲۵۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ گزارش و ترسیم شده است.
شکل ۸-۶ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین برای ذرات با اندازه ۲۵ نانومتر
با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره ۲۵ نانومتر، از ۵/۰ درصد به ۱ درصد در رینولدز ۲۵۰۰، ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین حدود ۲ درصد افزایش مییابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰، ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین حدود ۵/۳ درصد افزایش و برای رینولدز ۶۰۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین حدود ۵/۳ درصد مییابد. در غلظت ثابت ۵/۰ درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۲۵۰۰ به ۴۵۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین حدود ۵۰ درصد افزایش و با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین حدود ۲۰ درصد افزایش مییابد.
شکل ۸-۷ مقادیر ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین نانوسیالات حاوی ذرات اکسید مس به اندازه ۵۰ نانومتر را در رینولدزهای مختلف و همچنین غلظتهای متفاوت نشان میدهد.
