مطالعه عددی تولید آنتروپی برای بررسی برگشت‌ناپذیری جریان نانوسیال در گردآورنده خورشیدی صفحه تخت مجهز به نوار پیچشی

Abstract

در این مقاله، تولید آنتروپی نانوسیال اکسید آلومنیوم-آب در یک گردآورنده خورشیدی صفحه تخت مجهز به نوار پیچشی مورد بررسی قرار گرفته است. نرم افزار تجاری Ansys-Fluent به منظور شبیه‌سازی عددی بهره گرفته شده است. مدل آشتفگی k-ε تحقق‌پذیر برای شبیه سازی جریان آشفته استفاده گردیده است. تحلیل میزان تولید آنتروپی می‌تواند به بهترین طراحی از نظر قانون دوم ترمودینامیک کمک نماید. تاثیرات چیدمان نوار پیچشی و عدد رینولدز، بر تولید آنتروپی اصطکاکی و حرارتی، نمایش داده شده است. با افزایش نسبت قطر و پیچش، انتقال گرما افزایش یافته است. بنابراین تولید آنتروپی حرارتی با افزایش این پارامترها افزایش یافته اما رفتار معکوسی برای تولید آنتروپی اصطکاکی شده است که به علت افزایش گرادیان سرعت می‌باشد. کمترین مقادیر آهنگ تولید آنتروپی حرارتی و اصطکاکی به ترتیب W/m3K13/4748 و W/m3K33/17 به دست آمده است. همچنین، عدد بیجان، با افزایش عدد رینولدز، نسبت قطر و پیچش، کاهش یافته است. بهترین طراحی متعلق به حالتی است که بیشترین راندمان قانون دوم ( حدود 68 درصد) که به ازای بیشترین مقدار نسبت پیچش، قطر و عدد رینولدز رخ داده است.