بررسی اثر جهت قرار گیری هیتر و کولر بر عملکرد یک مدار جابهجایی طبیعی مینیاتوری با نانو سیال آب-مس

Abstract

امروزه مدارهای جابجایی طبیعی در سیستمهای صنعتی مختلفی مانند سیستم‌های گرمایش خورشیدی، راکتورهای هسته‌ای، سیستم‌های زمین گرمایی، خنک سازی قطعات الکترونیکی و غیره کاربرد دارند. در یک مدار جابه‌جایی طبیعی، سیال عامل گرمای گرفته شده از منبع گرم (هیتر) را به منبع سرد (کولر) تحویل می‌دهد. هدف اصلی این مقاله، بررسی اثرات جهت قرارگیری هیتر و کولر بر دبی جرمی مدار و توزیع دما در مدار جابه‌جایی طبیعی می‌باشد زیرا دبی جرمی مدار جابه‌جایی طبیعی رابطه مستقیمی با میزان انتقال حرارت دارد. برای رسیدن به این هدف، معادلات حاکم بر مدار جابه‌جایی طبیعی به صورت بدون بعد نوشته می‌شوند. نانو سیال آب - مس به عنوان سیال عامل در نظر گرفته شده و تاثیر درصد نانو ذرات بر دبی جرمی بررسی می‌گردد. همچنین، اثرات دیگر پارامترها مانند قطر لوله‌، ارتفاع مدار، زاویه شیب مدار نسبت به قائم، و توان هیتر بر روی نرخ دبی جرمی مدار و توزیع دما در مدار بررسی می‌گردند. نتایج نشان می‌دهد که افزایش قطر لوله‌های مدار، درصد نانو ذره و توان هیتر باعث افزایش نرخ دبی جرمی می‌گردند. اما با افزایش زاویه شیب مدار نسبت به قائم، نرخ دبی جرمی کاهش می‌یابد. نرخ دبی جرمی با افزایش ارتفاع ممکن است کاهش یا افزایش یابد که بستگی به جهت قرارگیری هیتر و کولر دارد. در یک توان ثابت هیتر، افزایش دمای نانو سیال در هیتر در حالتی که هیتر و کولر هر دو در حالت عمودی قرار می‌گیرند، نسبت به بقیه حالت‌های قرارگیری هیتر وکولر بسیار بیشتر است.