304 ומבאַפלעקט שטאָל קוילד טובינג כעמישער קאָמפּאָנענט, טערמאָדינאַמיק אַנאַליסיס פון קאָוואַלענטלי און ניט-קאָוואַלענטלי פאַנגקשאַנאַלייזד גראַפענע נאַנאָשיץ אין קייַלעכיק טובז יקוויפּט מיט טערביאַלייטערז

דאנק איר פֿאַר באזוכן Nature.com.איר נוצן אַ בלעטערער ווערסיע מיט לימיטעד CSS שטיצן.פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר נוצן אַ דערהייַנטיקט בלעטערער (אָדער דיסייבאַל קאַמפּאַטאַבילאַטי מאָדע אין Internet Explorer).אין אַדישאַן, צו ענשור אָנגאָינג שטיצן, מיר ווייַזן דעם פּלאַץ אָן סטיילז און דזשאַוואַסקריפּט.
סלידערס וואָס ווייַזן דריי אַרטיקלען פּער רוק.ניצן די צוריק און ווייַטער קנעפּלעך צו מאַך דורך די סליידז, אָדער די רוק קאָנטראָללער קנעפּלעך אין די סוף צו מאַך דורך יעדער רוק.

304 10 * 1 מם ומבאַפלעקט שטאָל קוילד טובינג אין טשיינאַ

גרייס: 3/4 אינטש, 1/2 אינטש, 1 אינטש, 3 אינטש, 2 אינטש

אַפּאַראַט רער לענג: 6 מעטער

שטאָל גראַדעס: 201, 304 און 316

גראַד: 201, 202, 304, 316, 304 ל, 316 ל,

מאַטעריאַל: ומבאַפלעקט שטאָל

צושטאַנד: נייַ

קאָוואַלענט און ניט-קאָוואַלענט נאַנאָפלוידז זענען טעסטעד אין קייַלעכיק טובז יקוויפּט מיט טוויסטיד טייפּ ינסערץ מיט כיליקס אַנגלעס פון 45 ° און 90 °.די ריינאָלדס נומער איז געווען 7000 ≤ רע ≤ 17000, די טהערמאָפיסיקאַל פּראָפּערטיעס זענען עוואַלואַטעד בייַ 308 ק. די גשמיות מאָדעל איז סאַלווד נומעריקאַללי ניצן אַ צוויי-פּאַראַמעטער טערביאַלאַנט וויסקאָסיטי מאָדעל (ססט ק-אָמעגאַ טערביאַלאַנס).די קאַנסאַנטריישאַנז (0.025 וו.%, 0.05 וו.% און 0.1 וו.%) פון די נאַנאָפלוידז ZNP-SDBS@DV און ZNP-COOH@DV זענען באַטראַכט אין דער אַרבעט.די ווענט פון די טוויסטיד טובז זענען העאַטעד אין אַ קעסיידערדיק טעמפּעראַטור פון 330 ק. זעקס פּאַראַמעטערס זענען קאַנסידערד אין די קראַנט לערנען: ווענטיל טעמפּעראַטור, היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט, דורכשניטלעך נוססעלט נומער, קאָואַפישאַנט פון רייַבונג, דרוק אָנווער, און פאָרשטעלונג אפשאצונג קרייטיריאַ.אין ביידע קאַסעס (העליקס ווינקל פון 45 ° און 90 °), די ZNP-SDBS@DV נאַנאָפלויד געוויזן העכער טערמאַל-הידראַוליק קעראַקטעריסטיקס ווי ZNP-COOH@DV, און עס געוואקסן מיט ינקריסינג מאַסע בראָכצאָל, למשל, 0.025 ווט.און 0.05 וואט.איז 1.19 €.% און 1.26 – 0.1 וואט.אין ביידע קאַסעס (העליקס ווינקל 45 ° און 90 °), די וואַלועס פון טהערמאָדינאַמיק קעראַקטעריסטיקס ווען ניצן GNP-COOH@DW זענען 1.02 פֿאַר 0.025% ווט., 1.05 פֿאַר 0.05% וו.און 1.02 פֿאַר 0.1% וו.
די היץ יקסטשיינדזשער איז אַ טהערמאָדינאַמיק מיטל 1 געניצט צו אַריבערפירן היץ בעשאַס קאָאָלינג און באַהיצונג אַפּעריישאַנז.די טערמאַל-הידראַוליק פּראָפּערטיעס פון די היץ יקסטשיינדזשער פֿאַרבעסערן די היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט און רעדוצירן די קעגנשטעל פון די ארבעטן פליסיק.עטלעכע מעטהאָדס זענען דעוועלאָפּעד צו פֿאַרבעסערן היץ אַריבערפירן, אַרייַנגערעכנט טערבולאַנס ענכאַנסערז 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 און נאַנאָפלוידז 12,13,14,15.טוויסטעד טייפּ ינסערשאַן איז איינער פון די מערסט מצליח מעטהאָדס פֿאַר ימפּרוווינג היץ אַריבערפירן אין היץ יקסטשיינדזשערז רעכט צו זיין יז פון וישאַלט און נידעריק פּרייַז 7,16.
אין אַ סעריע פון ​​יקספּערמענאַל און קאַמפּיוטיישאַנאַל שטודיום, די הידראָטהערמאַל פּראָפּערטיעס פון מיקסטשערז פון נאַנאָפלוידז און היץ יקסטשיינדזשערז מיט טוויסטיד טייפּ ינסערץ זענען געלערנט.אין אַן יקספּערמענאַל אַרבעט, די הידראָטהערמאַל פּראָפּערטיעס פון דריי פאַרשידענע מעטאַלליק נאַנאָפלוידז (Ag@DW, Fe@DW און Cu@DW) זענען געלערנט אין אַ נאָדל טוויסטיד טייפּ (STT) היץ יקסטשיינדזשער17.קאַמפּערד מיט די באַזע רער, די היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט פון STT איז ימפּרוווד מיט 11% און 67%.די SST אויסלייג איז דער בעסטער פֿון אַן עקאָנאָמיש פונט פון מיינונג אין טערמינען פון עפעקטיווקייַט מיט די פּאַראַמעטער α = β = 0.33.אין אַדישאַן, אַ 18.2% פאַרגרעסערן אין n איז באמערקט מיט Ag@DW, כאָטש די מאַקסימום פאַרגרעסערן אין דרוק אָנווער איז געווען בלויז 8.5%.די גשמיות פּראַסעסאַז פון היץ אַריבערפירן און דרוק אָנווער אין קאַנסענטריק פּייפּס מיט און אָן קוילד טערביאַלייטערז זענען געלערנט ניצן טערביאַלאַנט פלאָוז פון Al2O3@DW נאַנאָפלויד מיט געצווונגען קאַנוועקשאַן.די מאַקסימום דורכשניטלעך Nusselt נומער (נואַווג) און דרוק אָנווער זענען באמערקט ביי רע = 20,000 ווען די שפּול פּעך = 25 מם און Al2O3@DW נאַנאָפלויד 1.6 וואָל.%.לאַבאָראַטאָריע שטודיום זענען אויך דורכגעקאָכט צו לערנען די קעראַקטעריסטיקס פון היץ אַריבערפירן און דרוק אָנווער פון גראַפענע אַקסייד נאַנאָפלוידז (GO@DW) פלאָוינג דורך קימאַט קייַלעכיק טובז מיט WC ינסערץ.די רעזולטאַטן געוויזן אַז 0.12 vol%-GO@DW געוואקסן די קאַנוועקטיוו היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט מיט וועגן 77%.אין אן אנדער יקספּערמענאַל לערנען, נאַנאָפלוידז (TiO2@DW) זענען דעוועלאָפּעד צו לערנען די טערמאַל-הידראַוליק קעראַקטעריסטיקס פון דימפּאַלד טובז מיט טוויסטיד טייפּ ינסערץ20.די מאַקסימום הידראָטהערמאַל עפעקטיווקייַט פון 1.258 איז אַטשיווד ניצן 0.15 וואָל% -TiO2@DW עמבעדיד אין 45 ° גענייגט שאַפץ מיט אַ דרייַ פאַקטאָר פון 3.0.איין-פאַסע און צוויי-פאַסע (כייבריד) סימיאַליישאַן מאָדעלס נעמען אין חשבון די לויפן און היץ אַריבערפירן פון CuO@DW נאַנאָפלוידז אין פאַרשידן סאָלידס קאַנסאַנטריישאַנז (1-4% וואַל.%)21.די מאַקסימום טערמאַל עפעקטיווקייַט פון אַ רער ינסערטאַד מיט איין טוויסטיד טייפּ איז 2.18, און אַ רער ינסערטאַד מיט צוויי טוויסטיד טייפּס אונטער די זעלבע באדינגונגען איז 2.04 (צוויי-פאַסע מאָדעל, רע = 36,000 און 4 וואָל.%).די ניט-נעווטאָניאַ טערביאַלאַנט נאַנאָפלויד לויפן פון קאַרבאָקסימעטהיל סעליאַלאָוס (קמק) און קופּער אַקסייד (קואָ) אין הויפּט פּייפּס און פּייפּס מיט טוויסטיד ינסערץ איז געלערנט.נואַווג ווייזט אַ פֿאַרבעסערונג פון 16.1% (פֿאַר די הויפּט רערנ - ליניע) און 60% (פֿאַר די קוילד רערנ - ליניע מיט אַ פאַרהעלטעניש פון (ה / ד = 5)).אין אַלגעמיין, אַ נידעריקער טוויסט-צו-בענד פאַרהעלטעניש רעזולטאטן אין אַ העכער קאָואַפישאַנט פון רייַבונג.אין אַן יקספּערמענאַל לערנען, די ווירקונג פון פּייפּס מיט אַ טוויסטיד טייפּ (TT) און קוילז (VC) אויף די פּראָפּערטיעס פון היץ אַריבערפירן און רייַבונג קאָואַפישאַנט איז געלערנט ניצן CuO@DW נאַנאָפלוידז.ניצן 0.3 וואָל.%-CuO@DW ביי Re = 20,000 מאכט עס מעגלעך צו פאַרגרעסערן די היץ אַריבערפירן אין די ווק-2 רער צו אַ מאַקסימום ווערט פון 44.45%.אין אַדישאַן, ווען ניצן אַ טוויסטיד פּאָר קאַבלע און אַ שפּול אַרייַנלייגן אונטער דער זעלביקער גרענעץ טנאָים, די קאָואַפישאַנט פון רייַבונג ינקריסיז מיט סיבות פון 1.17 און 1.19 קאַמפּערד מיט דוו.אין אַלגעמיין, די טערמאַל עפעקטיווקייַט פון נאַנאָפלוידז ינסערטאַד אין קוילז איז בעסער ווי אַז פון נאַנאָפלוידז ינסערטאַד אין סטראַנדיד ווירעס.די וואָלומעטריק כאַראַקטעריסטיש פון אַ טערביאַלאַנט (MWCNT@DW) נאַנאָפלויד לויפן איז געלערנט אין אַ האָריזאָנטאַל רער ינסערטאַד אין אַ ספּיראַליש דראָט.די טערמאַל פאָרשטעלונג פּאַראַמעטערס זענען> 1 פֿאַר אַלע קאַסעס, ינדאַקייטינג אַז די קאָמבינאַציע פון ​​נאַנאָפלוידיקס מיט די שפּול אַרייַנלייגן ימפּרוווז היץ אַריבערפירן אָן קאַנסומינג פּאָמפּע מאַכט.אַבסטראַקט - די כיידראָוטערמאַל קעראַקטעריסטיקס פון אַ צוויי-רער היץ יקסטשיינדזשער מיט פאַרשידן ינסערץ געמאכט פון אַ מאַדאַפייד טוויסטיד-טוויסטעד V-שייפּט טאַשמע (VcTT) זענען געלערנט אונטער טנאָים פון אַ טערביאַלאַנט לויפן פון די Al2O3 + TiO2@DW נאַנאָפלויד.קאַמפּערד מיט DW אין באַזע טובז, Nuavg האט אַ באַטייטיק פֿאַרבעסערונג פון 132% און אַ רייַבונג קאָואַפישאַנט פון אַרויף צו 55%.אין אַדישאַן, די ענערגיע עפעקטיווקייַט פון די Al2O3 + TiO2@DW נאַנאָקאָמפּאָסיטע אין אַ צוויי-רער היץ יקסטשיינדזשער26 איז דיסקאַסט.אין זייער לערנען, זיי געפונען אַז די נוצן פון Al2O3 + TiO2@DW און TT ימפּרוווד עקסערגי עפעקטיווקייַט קאַמפּערד מיט DW.אין קאַנסענטריק טובולאַר היץ יקסטשיינדזשערז מיט VcTT טערביאַלייטערז, Singh און Sarkar27 געוויינט פאַסע טוישן מאַטעריאַלס (פּקם), דיספּערסט איין / נאַנאָקאָמפּאָסיטע נאַנאָפלוידז (Al2O3@DW מיט PCM און Al2O3 + PCM).זיי געמאלדן אַז היץ אַריבערפירן און דרוק אָנווער פאַרגרעסערן ווי די טוויסט קאָואַפישאַנט דיקריסאַז און די קאַנסאַנטריישאַן פון נאַנאָפּאַרטיקלע ינקריסיז.א גרעסערע V-קאַרב טיפקייַט פאַקטאָר אָדער אַ קלענערער ברייט פאַקטאָר קענען צושטעלן גרעסערע היץ אַריבערפירן און דרוק אָנווער.אין אַדישאַן, גראַפענע-פּלאַטינום (גר-פּט) איז געניצט צו פאָרשן היץ, רייַבונג און קוילעלדיק ענטראָפּיע דור אין טובז מיט 2-TT28 ינסערץ.זייער לערנען געוויזן אַז אַ קלענערער פּראָצענט פון (גר-פּט) באטייטיק רידוסט היץ ענטראָפּיע דור קאַמפּערד מיט אַ לעפיערעך העכער פריקשאַנאַל ענטראָפּי אַנטוויקלונג.געמישט Al2O3@MgO נאַנאָפלוידז און קאַניקאַל קלאָזעט קענען זיין באטראכט ווי אַ גוט געמיש, ווייַל אַ געוואקסן פאַרהעלטעניש (ה / Δפּ) קענען פֿאַרבעסערן די הידראָטהערמאַל פאָרשטעלונג פון אַ צוויי-רער היץ יקסטשיינדזשער 29 .א נומעריקאַל מאָדעל איז געניצט צו אָפּשאַצן די ענערגיע-שפּאָרן און ינווייראַנמענאַל פאָרשטעלונג פון היץ יקסטשיינדזשערז מיט פאַרשידן דריי-טייל כייבריד נאַנאָפלוידז (THNF) (Al2O3 + graphene + MWCNT) סוספּענדעד אין DW30.רעכט צו זיין פאָרשטעלונג עוואַלואַטיאָן קריטעריאַ (PEC) אין די קייט פון 1.42-2.35, אַ קאָמבינאַציע פון ​​​​דערפּרעסט טוויסטעד טורבוליזער אַרייַנלייגן (DTTI) און (Al2O3 + Graphene + MWCNT) איז פארלאנגט.
ביז איצט, קליין ופמערקזאַמקייט איז באַצאָלט צו די ראָלע פון ​​קאָוואַלענט און ניט-קאָוואַלענט פאַנגקשאַנאַליזיישאַן אין הידראָדינאַמיק לויפן אין טערמאַל פלוידס.דער ספּעציפיש ציל פון דעם לערנען איז געווען צו פאַרגלייַכן די טערמאַל-הידראַוליק קעראַקטעריסטיקס פון נאַנאָפלוידז (ZNP-SDBS@DV) און (ZNP-COOH@DV) אין טוויסטיד טייפּ ינסערץ מיט כיליקס אַנגלעס פון 45 ° און 90 °.די טהערמאָפיסיקאַל פּראָפּערטיעס זענען געמאסטן אין צין = 308 ק. אין דעם פאַל, דרייַ מאַסע פראַקשאַנז זענען גענומען אין חשבון אין די פאַרגלייַך פּראָצעס, אַזאַ ווי (0.025 ווט.%, 0.05 וו.% און 0.1 וו.%).די שערן דרוק אַריבערפירן אין די 3 ד טערביאַלאַנט לויפן מאָדעל (SST k-ω) איז געניצט צו סאָלווע די טערמאַל-הידראַוליק קעראַקטעריסטיקס.אזוי, דעם לערנען מאכט אַ באַטייטיק צושטייַער צו די לערנען פון positive פּראָפּערטיעס (היץ אַריבערפירן) און נעגאַטיוו פּראָפּערטיעס (דרוק קאַפּ אויף רייַבונג), דעמאַנסטרייטינג די טערמאַל-הידראַוליק קעראַקטעריסטיקס און אַפּטאַמאַזיישאַן פון פאַקטיש ארבעטן פלוידס אין אַזאַ ינזשעניעריע סיסטעמען.
די גרונט קאַנפיגיעריישאַן איז אַ גלאַט רער (ל = 900 מם און דה = 20 מם).ינסערטאַד טוויסטיד טאַשמע דימענשאַנז (לענג = 20 מם, גרעב = 0.5 מם, פּראָפיל = 30 מם).אין דעם פאַל, די לענג, ברייט און מאַך פון די ספּיראַליש פּראָפיל זענען ריספּעקטיוולי 20 מם, 0.5 מם און 30 מם.די טוויסטיד טייפּס זענען גענייגט בייַ 45 ° און 90 °.פאַרשידן ארבעטן פלוידס אַזאַ ווי דוו, ניט-קאָוואַלענט נאַנאָפלוידז (GNF-SDBS@DW) און קאָוואַלענט נאַנאָפלוידז (GNF-COOH@DW) אין צין = 308 ק, דריי פאַרשידענע מאַסע קאַנסאַנטריישאַנז און פאַרשידענע ריינאָלדס נומערן.די טעסץ זענען דורכגעקאָכט ין די היץ יקסטשיינדזשער.די ויסווייניקסט וואַנט פון די ספּיראַליש רער איז העאַטעד אין אַ קעסיידערדיק ייבערפלאַך טעמפּעראַטור פון 330 ק צו פּרובירן די פּאַראַמעטערס פֿאַר ימפּרוווינג היץ אַריבערפירן.
אויף פ.1 סטשעמאַטיקאַללי ווייזט אַ טוויסטיד טאַשמע ינסערשאַן רער מיט אָנווענדלעך גרענעץ טנאָים און מעשט געגנט.ווי דערמאנט פריער, גיכקייַט און דרוק גרענעץ טנאָים אַפּלייז צו די ינלעט און ווענטיל פּאָרשאַנז פון די כיליקס.אין אַ קעסיידערדיק ייבערפלאַך טעמפּעראַטור, אַ ניט-צעטל צושטאַנד איז ימפּאָוזד אויף די רער וואַנט.די קראַנט נומעריקאַל סימיאַליישאַן ניצט אַ דרוק-באזירט לייזונג.אין דער זעלביקער צייט, אַ פּראָגראַם (ANSYS FLUENT 2020R1) איז געניצט צו גער אַ פּאַרטיייש דיפערענטשאַל יקווייזשאַן (PDE) אין אַ סיסטעם פון אַלגעבראַיק יקווייזשאַנז ניצן די ענדלעך באַנד מעטאָד (FMM).די רגע-סדר פּשוט אופֿן (האַלב ימפּליסאַט אופֿן פֿאַר סאַקווענטשאַל דרוק-אָפענגיק יקווייזשאַנז) איז שייך צו גיכקייַט-דרוק.עס זאָל זיין אונטערגעשטראכן אַז די קאַנווערדזשאַנס פון ריזידזשואַל פֿאַר די מאַסע, מאָמענטום און ענערגיע יקווייזשאַנז איז ווייניקער ווי 103 און 106, ריספּעקטיוולי.
פּ דיאַגראַמע פון ​​גשמיות און קאַמפּיוטיישאַנאַל דאָומיינז: (אַ) כיליקס ווינקל 90 °, (ב) כיליקס ווינקל 45 °, (C) קיין כעליקאַל בלייד.
א כאָומאַדזשיניאַס מאָדעל איז געניצט צו דערקלערן די פּראָפּערטיעס פון נאַנאָפלוידז.דורך ינקאָרפּערייטינג נאַנאָמאַטעריאַלס אין די באַזע פליסיק (דוו), אַ קעסיידערדיק פליסיק מיט ויסגעצייכנט טערמאַל פּראָפּערטיעס איז געשאפן.אין דעם אַכטונג, די טעמפּעראַטור און גיכקייַט פון די באַזע פליסיק און די נאַנאָמאַטעריאַל האָבן די זעלבע ווערט.רעכט צו דער אויבן טיריז און אַסאַמפּשאַנז, עפעקטיוו איין-פאַסע לויפן אַרבעט אין דעם לערנען.עטלעכע שטודיום האָבן דעמאַנסטרייטיד די יפעקטיוונאַס און אָנווענדלעך פון איין-פאַסע טעקניקס פֿאַר נאַנאָפלוידיק לויפן 31,32.
די לויפן פון נאַנאָפלוידז מוזן זיין נעוטאָניאַן טערביאַלאַנט, ינקאַמפּרעסאַבאַל און סטיישאַנערי.קאַמפּרעשאַן אַרבעט און וויסקאַס באַהיצונג זענען ירעלאַוואַנט אין דעם לערנען.אין דערצו, די גרעב פון די ינער און ויסווייניקסט ווענט פון די רער איז נישט גענומען אין חשבון.דעריבער, די מאַסע, מאָמענטום און ענערגיע קאַנסערוויישאַן יקווייזשאַנז וואָס דעפינירן די טערמאַל מאָדעל קענען זיין אויסגעדריקט ווי גייט:
ווו \(\overrightarrow{V}\) איז דער דורכשניטלעך גיכקייַט וועקטאָר, Keff = K + Kt איז די עפעקטיוו טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון קאָוואַלענט און ניט-קאָוואַלאַנט נאַנאָפלוידז, און ε איז די ענערגיע דיסיפּיישאַן קורס.די עפעקטיוו טהערמאָפיסיקאַל פּראָפּערטיעס פון נאַנאָפלוידז, אַרייַנגערעכנט געדיכטקייַט (ρ), וויסקאָסיטי (μ), ספּעציפיש היץ קאַפּאַציטעט (קפּ) און טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי (ק), געוויזן אין די טיש, זענען געמאסטן בעשאַס אַן יקספּערמענאַל לערנען אין אַ טעמפּעראַטור פון 308 K1 ווען געוויינט אין די סימיאַלייטערז.
נומעריקאַל סימיאַליישאַן פון טערביאַלאַנט נאַנאָפלויד לויפן אין קאַנווענשאַנאַל און טט טובז זענען דורכגעקאָכט ביי Reynolds נומערן 7000 ≤ Re ≤ 17000. די סימיאַליישאַנז און קאַנוועקטיווע היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנץ זענען אַנאַלייזד ניצן מענטאָר ס κ-ω טערבולאַנס מאָדעל פון שערן דרוק אַריבערפירן (ססט) דורכשניטלעך טורבולאַנס טראַנספערס (ססט). מאָדעל Navier-Stokes, קאַמאַנלי געניצט אין אַעראָדינאַמיק פאָרשונג.אין דערצו, דער מאָדעל אַרבעט אָן וואַנט פונקציע און איז פּינטלעך לעבן ווענט 35,36.(SST) κ-ω גאַווערנינג יקווייזשאַנז פון די טערבולאַנס מאָדעל זענען ווי גייט:
ווו \(S\) איז די ווערט פון די שפּאַנונג קורס, און \(y\) איז די ווייַטקייט צו די שכייניש ייבערפלאַך.דערווייַל, \({\אַלפאַ}_{1}\), \({\alpha}_{2}\), \({\beta}_{1}\), \({\beta}_{2} }\), \({\בעטאַ}^{*}\), \({\סיגמאַ}_{{ק}_{1}}\), \({\sigma}_{{ק}_{2 }}\), \({\סיגמאַ}_{{\omega}_{1}}\) און \({\sigma}_{{\omega}_{2}}\) באצייכענען אַלע מאָדעל קאַנסטאַנץ.F1 און F2 זענען געמישט פאַנגקשאַנז.באַמערקונג: F1 = 1 אין די גרענעץ שיכטע, 0 אין די אָנקאַמינג לויפן.
פּערפאָרמאַנסע אפשאצונג פּאַראַמעטערס זענען געניצט צו לערנען טערביאַלאַנט קאַנוועקטיוו היץ אַריבערפירן, קאָוואַלענט און ניט-קאָוואַלענט נאַנאָפלויד לויפן, למשל31:
אין דעם קאָנטעקסט, (\(\רהאָ\)), (\(וו\)), (\({ד}_{ה}\)) און (\(\מו\)) זענען געניצט פֿאַר געדיכטקייַט, פליסיק גיכקייַט , הידראַוליק דיאַמעטער און דינאַמיש וויסקאָסיטי.(\({C}_{p}\, \mathrm{u}\, k\)) - ספּעציפיש היץ קאַפּאַציטעט און טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די פלאָוינג פליסיק.אויך, (\(\ פּונקט {m}\)) רעפערס צו מאַסע לויפן, און (\({ט}_{אויס}-{ט}_{אין}\)) רעפערס צו ינלעט און ווענטיל טעמפּעראַטור חילוק.(NFs) רעפערס צו קאָוואַלענט, ניט-קאָוואַלענט נאַנאָפלוידז, און (DW) רעפערס צו דיסטילד וואַסער (באַזע פליסיק).\({א_{s} = \pi DL\), \({\overline{T}}_{f}=\frac{\left({T}_{out}-{T}_{in }\right)}{2}\) און \({\overline{T}}_{w}=\sum \frac{{T}_{w}}{n}\).
די טהערמאָפיסיקאַל פּראָפּערטיעס פון די באַזע פליסיק (דוו), ניט-קאָוואַלענט נאַנאָפלויד (GNF-SDBS@DW), און קאָוואַלענט נאַנאָפלויד (GNF-COOH@DW) זענען גענומען פון די ארויס ליטעראַטור (עקספּערימענטאַל שטודיום), Sn = 308 K, ווי געוויזן אין טאַבלע 134. אין אַ טיפּיש אין אַן עקספּערימענט צו קריגן אַ ניט-קאָוואַלענט (GNP-SDBS@DW) נאַנאָפלויד מיט באקאנט מאַסע פּערסענטידזשיז, זיכער גראַמז פון ערשטיק גנפּס זענען טכילעס ווייד אויף אַ דיגיטאַל וואָג.די וואָג פאַרהעלטעניש פון SDBS / געבוירן GNP איז (0.5: 1) ווייטיד אין דוו.אין דעם פאַל, קאָוואַלענט (COOH-GNP@DW) נאַנאָפלוידז זענען סינטאַסייזד דורך אַדינג קאַרבאָקסיל גרופּעס צו די ייבערפלאַך פון גנפּ ניצן אַ שטאַרק אַסידיק מיטל מיט אַ באַנד פאַרהעלטעניש (1:3) פון HNO3 און H2SO4.קאָוואַלענט און ניט-קאָוואַלענט נאַנאָפלוידז זענען סוספּענדעד אין דוו ביי דריי פאַרשידענע וואָג פּערסענטידזשיז אַזאַ ווי 0.025 ווט%, 0.05 ווט%.און 0.1% פון די מאַסע.
מעש זעלבסטשטענדיקייט טעסץ זענען דורכגעקאָכט אין פיר פאַרשידענע קאַמפּיוטיישאַנאַל דאָומיינז צו ענשור אַז די מעש גרייס טוט נישט ווירקן די סימיאַליישאַן.אין דעם פאַל פון 45 ° טאָרסיאָן רער, די נומער פון וניץ מיט אַפּאַראַט גרייס 1.75 מם איז 249,033, די נומער פון וניץ מיט אַפּאַראַט גרייס 2 מם איז 307,969, די נומער פון וניץ מיט אַפּאַראַט גרייס 2.25 מם איז 421,406, און די נומער פון וניץ מיט אַפּאַראַט גרייס 2 .5 מם 564 940 ריספּעקטיוולי.אין אַדישאַן, אין דעם בייַשפּיל פון אַ 90 ° טוויסטיד רער, די נומער פון עלעמענטן מיט אַ 1.75 מם עלעמענט גרייס איז 245,531, די נומער פון עלעמענטן מיט אַ 2 מם עלעמענט גרייס איז 311,584, די נומער פון עלעמענטן מיט אַ 2.25 מם עלעמענט גרייס איז 422,708, און די נומער פון עלעמענטן מיט אַן עלעמענט גרייס פון 2.5 מם איז ריספּעקטיוולי 573,826.די אַקיעראַסי פון טערמאַל פאַרמאָג רידינגז אַזאַ ווי (טאָוט, הטק און נואַווג) ינקריסיז ווי די נומער פון עלעמענטן דיקריסאַז.אין דער זעלביקער צייט, די אַקיעראַסי פון די וואַלועס פון די רייַבונג קאָואַפישאַנט און דרוק קאַפּ געוויזן אַ גאָר אַנדערש נאַטור (Fig. 2).גריד (2) איז געניצט ווי די הויפּט גריד געגנט צו אָפּשאַצן די טערמאַל-הידראַוליק קעראַקטעריסטיקס אין די סימיאַלייטיד פאַל.
טעסטינג היץ אַריבערפירן און דרוק קאַפּ פאָרשטעלונג ינדיפּענדאַנטלי פון ייגל ניצן פּערז פון דוו טובז טוויסטיד בייַ 45 ° און 90 °.
די איצטיקע נומעריקאַל רעזולטאטן זענען וואַלאַדייטאַד פֿאַר היץ אַריבערפירן פאָרשטעלונג און רייַבונג קאָואַפישאַנט מיט באַוווסט עמפּיריקאַל קאָראַליישאַנז און יקווייזשאַנז אַזאַ ווי דיטטוס-בעלטער, פּעטוכאָוו, גנעלינסקי, נאָטטער-ראַוס און בלאַסיוס.דער פאַרגלייַך איז דורכגעקאָכט אונטער די צושטאַנד 7000≤Re≤17000.לויט פייג.3, די דורכשניטלעך און מאַקסימום ערראָרס צווישן די סימיאַליישאַן רעזולטאַטן און די היץ אַריבערפירן יקווייזשאַן זענען 4.050 און 5.490% (דיטוס-בעלטער), 9.736 און 11.33% (פּעטוכאָוו), 4.007 און 7.483% (גנעלינסקי), און 3.893% און 7%. נאָט-בעלטער).רויז).אין דעם פאַל, די דורכשניטלעך און מאַקסימום ערראָרס צווישן די סימיאַליישאַן רעזולטאַטן און די רייַבונג קאָואַפישאַנט יקווייזשאַן זענען ריספּעקטיוולי 7.346% און 8.039% (בלאַסיוס) און 8.117% און 9.002% (פּעטוכאָוו).
היץ אַריבערפירן און הידראָדינאַמיק פּראָפּערטיעס פון DW ביי פאַרשידן Reynolds נומערן ניצן נומעריקאַל חשבונות און עמפּיריקאַל קאָראַליישאַנז.
דער אָפּטיילונג דיסקאַסט די טערמאַל פּראָפּערטיעס פון ניט-קאָוואַלענט (LNP-SDBS) און קאָוואַלענט (LNP-COOH) ייקוויאַס נאַנאָפלוידז אין דריי פאַרשידענע מאַסע פראַקשאַנז און Reynolds נומערן ווי אַוורידזשיז קאָרעוו צו די באַזע פליסיק (DW).צוויי געאָמעטריעס פון קוילד גאַרטל היץ יקסטשיינדזשערז (העליקס ווינקל 45 ° און 90 °) זענען דיסקאַסט פֿאַר 7000 ≤ רע ≤ 17000. אין פייג.4 ווייזט די דורכשניטלעך טעמפּעראַטור בייַ די אַרויסגאַנג פון די נאַנאָפלויד אין די באַזע פליסיק (דוו) (\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{ דוו } } \) ) ביי (0.025% וואט., 0.05% וואט. און 0.1% וואט.).(\(\frac{{{T}_{out}}_{NFs}}{{{T}_{out}}_{DW}}\)) איז שטענדיק ווייניקער ווי 1, וואָס מיטל אַז די ווענטיל טעמפּעראַטור איז ניט-קאָוואַלענט (VNP-SDBS) און קאָוואַלענט (VNP-COOH) נאַנאָפלוידז זענען אונטער די טעמפּעראַטור אין די ווענטיל פון די באַזע פליסיק.די לאָואַסט און העכסטן רעדוקציעס זענען ריספּעקטיוולי 0.1 ווט%-COOH@GNPs און 0.1wt%-SDBS@GNPs.דער דערשיינונג איז רעכט צו אַ פאַרגרעסערן אין די Reynolds נומער אין אַ קעסיידערדיק מאַסע בראָכצאָל, וואָס פירט צו אַ ענדערונג אין די פּראָפּערטיעס פון די נאַנאָפלויד (דאָס איז, געדיכטקייַט און דינאַמיש וויסקאָסיטי).
פיגיערז 5 און 6 ווייַזן די דורכשניטלעך היץ אַריבערפירן קעראַקטעריסטיקס פון נאַנאָפלויד צו באַזע פליסיק (דוו) ביי (0.025 ווט.%, 0.05 וו.% און 0.1 וואט.%).די דורכשניטלעך היץ אַריבערפירן פּראָפּערטיעס זענען שטענדיק העכער ווי 1, וואָס מיטל אַז די היץ אַריבערפירן פּראָפּערטיעס פון ניט-קאָוואַלענט (LNP-SDBS) און קאָוואַלענט (LNP-COOH) נאַנאָפלוידז זענען ימפּרוווד קאַמפּערד מיט די באַזע פליסיק.0.1 wt%-COOH@GNPs און 0.1 wt%-SDBS@GNPs אַטשיווד די לאָואַסט און העכסטן געווינס, ריספּעקטיוולי.ווען די Reynolds נומער ינקריסיז רעכט צו גרעסערע פליסיק מיקסינג און טערביאַלאַנס אין די רער 1, די היץ אַריבערפירן פאָרשטעלונג ימפּרוווז.פלוידס דורך קליין גאַפּס דערגרייכן העכער גיכקייַט, ריזאַלטינג אין אַ טינער גיכקייַט / ​​היץ גרענעץ שיכטע, וואָס ינקריסיז די קורס פון היץ אַריבערפירן.אַדינג מער נאַנאָפּאַרטיקלעס צו די באַזע פליסיק קענען האָבן ביידע positive און נעגאַטיוו רעזולטאַטן.וווילטויק יפעקץ אַרייַננעמען געוואקסן נאַנאָפּאַרטיקלע קאַליזשאַנז, גינציק פליסיק טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי באדערפענישן און ימפּרוווד היץ אַריבערפירן.
היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט פון נאַנאָפלויד צו באַזע פליסיק דיפּענדינג אויף ריינאָלדס נומער פֿאַר 45 ° און 90 ° טובז.
אין דער זעלביקער צייט, אַ נעגאַטיוו ווירקונג איז אַ פאַרגרעסערן אין די דינאַמיש וויסקאָסיטי פון די נאַנאָפלויד, וואָס ראַדוסאַז די מאָביליטי פון די נאַנאָפלויד, און דערמיט רידוסינג די דורכשניטלעך Nusselt נומער (נואַווג).די געוואקסן טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון נאַנאָפלוידז (ZNP-SDBS@DW) און (ZNP-COOH@DW) זאָל זיין רעכט צו בראַוניאַן באַוועגונג און מיקראָקאַנוועקשאַן פון גראַפענע נאַנאָפּאַרטיקלעס סוספּענדעד אין DW37.די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די נאַנאָפלויד (ZNP-COOH@DV) איז העכער ווי די פון די נאַנאָפלויד (ZNP-SDBS@DV) און דיסטילד וואַסער.אַדינג מער נאַנאָמאַטעריאַל צו די באַזע פליסיק ינקריסיז זייער טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי (טאַבלע 1)38.
פיגור 7 ילאַסטרייץ די דורכשניטלעך קאָואַפישאַנט פון רייַבונג פון נאַנאָפלוידז מיט באַזע פליסיק (דוו) (ף (NFs) / פ (דוו)) אין מאַסע פּראָצענט (0.025%, 0.05% און 0.1%).די דורכשניטלעך רייַבונג קאָואַפישאַנט איז שטענדיק ≈1, וואָס מיטל אַז ניט-קאָוואַלענט (GNF-SDBS@DW) און קאָוואַלענט (GNF-COOH@DW) נאַנאָפלוידז האָבן די זעלבע רייַבונג קאָואַפישאַנט ווי די באַזע פליסיק.א היץ יקסטשיינדזשער מיט ווייניקער פּלאַץ קריייץ מער לויפן פאַרשטעלונג און ינקריסיז לויפן רייַבונג1.בייסיקלי, די קאָואַפישאַנט פון רייַבונג ינקריסיז אַ ביסל מיט ינקריסינג מאַסע בראָכצאָל פון די נאַנאָפלויד.די העכער פריקשאַנאַל לאָססעס זענען געפֿירט דורך די געוואקסן דינאַמיש וויסקאָסיטי פון די נאַנאָפלויד און די געוואקסן שערן דרוק אויף די ייבערפלאַך מיט אַ העכער מאַסע פּראָצענט פון נאַנאָגראַפענע אין די באַזע פליסיק.טיש (1) ווייזט אַז די דינאַמיש וויסקאָסיטי פון די נאַנאָפלויד (ZNP-SDBS@DV) איז העכער ווי די פון די נאַנאָפלויד (ZNP-COOH@DV) אין דער זעלביקער וואָג פּראָצענט, וואָס איז פארבונדן מיט די אַדישאַן פון ייבערפלאַך יפעקץ.אַקטיוו אגענטן אויף אַ ניט-קאָוואַלענט נאַנאָפלויד.
אויף פ.8 ווייזט נאַנאָפלויד קאַמפּערד צו באַזע פליסיק (דוו) (\(\frac{{\Delta P}_{NFs}}{{\Delta P}_{DW}}\)) ביי (0.025%, 0.05% און 0.1% ).די ניט-קאָוואַלענט (GNPs-SDBS@DW) נאַנאָפלויד געוויזן אַ העכער דורכשניטלעך דרוק אָנווער, און מיט אַ פאַרגרעסערן אין מאַסע פּראָצענט צו 2.04% פֿאַר 0.025% ווט., 2.46% פֿאַר 0.05% וו.און 3.44% פֿאַר 0.1% וו.מיט קאַסטן ינלאַרדזשמאַנט (העליקס ווינקל 45 ° און 90 °).דערווייַל, די נאַנאָפלויד (GNPs-COOH@DW) געוויזן אַ נידעריקער דורכשניטלעך דרוק אָנווער, ינקריסינג פון 1.31% ביי 0.025% וו.אַרויף צו 1.65% ביי 0.05% וו.די דורכשניטלעך דרוק אָנווער פון 0.05 wt.%-COOH@NP און 0.1 wt.%-COOH@NP איז 1.65%.ווי קענען זיין געזען, די דרוק קאַפּ ינקריסיז מיט ינקריסינג רע נומער אין אַלע קאַסעס.אַ געוואקסן דרוק קאַפּ אין הויך רע וואַלועס איז ינדאַקייטיד דורך אַ דירעקט אָפענגיקייַט אויף די באַנד לויפן.דעריבער, אַ העכער רע נומער אין די רער פירט צו אַ העכער דרוק קאַפּ, וואָס ריקווייערז אַ פאַרגרעסערן אין פּאָמפּע מאַכט 39,40.אין דערצו, דרוק לאָססעס זענען העכער רעכט צו דער העכער ינטענסיטי פון עדיז און טערביאַלאַנס דזשענערייטאַד דורך די גרעסערע ייבערפלאַך געגנט, וואָס ינקריסיז די ינטעראַקשאַן פון דרוק און ינערשאַ פאָרסעס אין די גרענעץ לייַער1.
אין אַלגעמיין, פאָרשטעלונג אפשאצונג קרייטיריאַ (PEC) פֿאַר ניט-קאָוואַלענט (VNP-SDBS@DW) און קאָוואַלענט (VNP-COOH@DW) נאַנאָפלוידז זענען געוויזן אין פיגס.9. נאַנאָפלויד (ZNP-SDBS@DV) געוויזן העכער PEC וואַלועס ווי (ZNP-COOH@DV) אין ביידע קאַסעס (העליקס ווינקל 45 ° און 90 °) און עס איז ימפּרוווד דורך ינקריסינג די מאַסע בראָכצאָל, למשל, 0.025 ווט.%.איז 1.17, 0.05 וואט% איז 1.19 און 0.1 וואט% איז 1.26.דערווייַל, די PEC וואַלועס מיט נאַנאָפלוידז (GNPs-COOH@DW) זענען 1.02 פֿאַר 0.025 ווט%, 1.05 פֿאַר 0.05 ווט%, 1.05 פֿאַר 0.1 ווט%.אין ביידע קאַסעס (העליקס ווינקל 45 ° און 90 °).1.02.ווי אַ הערשן, מיט אַ פאַרגרעסערן אין די Reynolds נומער, די טערמאַל-הידראַוליק עפעקטיווקייַט דיקריסאַז באטייטיק.ווען די Reynolds נומער ינקריסיז, די פאַרקלענערן אין די טערמאַל-הידראַוליק עפעקטיווקייַט קאָואַפישאַנט איז סיסטאַמאַטיקלי פארבונדן מיט אַ פאַרגרעסערן אין (NuNFs / NuDW) און אַ פאַרקלענערן אין (fNFs / fDW).
הידראָטהערמאַל פּראָפּערטיעס פון נאַנאָפלוידז מיט רעספּעקט צו באַזע פלוידס דיפּענדינג אויף Reynolds נומערן פֿאַר טובז מיט 45 ° און 90 ° אַנגלעס.
דער אָפּטיילונג דיסקאַסט די טערמאַל פּראָפּערטיעס פון וואַסער (DW), ניט-קאָוואַלענט (VNP-SDBS@DW), און קאָוואַלענט (VNP-COOH@DW) נאַנאָפלוידז אין דריי פאַרשידענע מאַסע קאַנסאַנטריישאַנז און ריינאָלדס נומערן.צוויי קוילד גאַרטל היץ יקסטשיינדזשער דזשיאַמאַטריעס זענען געהאלטן אין די קייט 7000 ≤ רע ≤ 17000 מיט רעספּעקט צו קאַנווענשאַנאַל פּייפּס (העליקס אַנגלעס 45 ° און 90 °) צו אָפּשאַצן די דורכשניטלעך טערמאַל-הידראַוליק פאָרשטעלונג.אויף פ.10 ווייזט די טעמפּעראַטור פון וואַסער און נאַנאָפלוידז אין די ווענטיל ווי אַ דורכשניטלעך ניצן (העליקס ווינקל 45 ° און 90 °) פֿאַר אַ פּראָסט רער (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{ {ט} _{אויס}}_{רעגולאר}}\)).ניט-קאָוואַלענט (GNP-SDBS@DW) און קאָוואַלענט (GNP-COOH@DW) נאַנאָפלוידז האָבן דריי פאַרשידענע וואָג פראַקשאַנז אַזאַ ווי 0.025 ווט%, 0.05 ווט% און 0.1 ווט%.ווי געוויזן אין Fig.11, די דורכשניטלעך ווערט פון די ווענטיל טעמפּעראַטור (\(\frac{{{T}_{out}}_{Twisted}}{{{T}_{out}}_{Plain}}\))>1, ינדיקייץ אַז (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל) די טעמפּעראַטור אין די ווענטיל פון די היץ יקסטשיינדזשער איז מער באַטייַטיק ווי אַז פון אַ קאַנווענשאַנאַל רער, רעכט צו דער גרעסערע ינטענסיטי פון טערביאַלאַנס און בעסער מיקסינג פון די פליסיק.אין אַדישאַן, די טעמפּעראַטור אין די ווענטיל פון דוו, ניט-קאָוואַלענט און קאָוואַלענט נאַנאָפלוידז דיקריסט מיט ינקריסינג Reynolds נומער.די באַזע פליסיק (דוו) האט די העכסטן דורכשניטלעך ווענטיל טעמפּעראַטור.דערווייַל, די לאָואַסט ווערט רעפערס צו 0.1 ווט%-SDBS@GNPs.ניט-קאָוואַלענט (GNPs-SDBS@DW) נאַנאָפלוידז געוויזן אַ נידעריקער דורכשניטלעך ווענטיל טעמפּעראַטור קאַמפּערד צו קאָוואַלענט (GNPs-COOH@DW) נאַנאָפלוידז.זינט די טוויסטיד טייפּ מאכט די לויפן פעלד מער געמישט, די לעבן-וואַנט היץ פלאַקס קענען מער לייכט פאָרן דורך די פליסיק, ינקריסינג די קוילעלדיק טעמפּעראַטור.א נידעריקער טוויסט-צו-טאַשמע פאַרהעלטעניש רעזולטאטן אין בעסער דורכדרונג און דערפאר בעסער היץ אַריבערפירן.אויף די אנדערע האַנט, עס קענען זיין געזען אַז די ראָולד טייפּ האלט אַ נידעריקער טעמפּעראַטור קעגן די וואַנט, וואָס אין קער ינקריסיז די נואַווג.פֿאַר טוויסטיד טייפּ ינסערץ, אַ העכער נואַווג ווערט ינדיקייץ ימפּרוווד קאַנוועקטיוו היץ אַריבערפירן אין די tube22.רעכט צו דער געוואקסן לויפן וועג און נאָך מיקסינג און טערביאַלאַנס, די וווינאָרט צייט ינקריסיז, ריזאַלטינג אין אַ פאַרגרעסערן אין די טעמפּעראַטור פון די פליסיק אין די ווענטיל41.
Reynolds נומערן פון פאַרשידן נאַנאָפלוידז קאָרעוו צו די ווענטיל טעמפּעראַטור פון קאַנווענשאַנאַל טובז (45 ° און 90 ° כיליקס אַנגלעס).
היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנץ (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל) קעגן Reynolds נומערן פֿאַר פאַרשידן נאַנאָפלוידז קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל טובז.
די הויפּט מעקאַניזאַם פון ימפּרוווד קוילד טייפּ היץ אַריבערפירן איז ווי גייט: 1. רידוסינג די הידראַוליק דיאַמעטער פון די היץ וועקסל רער פירט צו אַ פאַרגרעסערן אין לויפן גיכקייַט און קערוואַטשער, וואָס אין קער ינקריסאַז שערן דרוק אין די וואַנט און פּראַמאָוץ צווייטיק באַוועגונג.2. רעכט צו בלאַקידזש פון די וויינדינג טייפּ, די גיכקייַט אין די רער וואַנט ינקריסאַז, און די גרעב פון די גרענעץ שיכטע דיקריסאַז.3. ספּיראַליש לויפן הינטער די טוויסטיד גאַרטל פירט צו אַ פאַרגרעסערן אין גיכקייַט.4. ינדוסט וואָרץ פֿאַרבעסערן פליסיק מיקסינג צווישן די הויפט און נאָענט וואַנט געגנטן פון די פלאָוו42.אויף פ.11 און פ.12 ווייזט די היץ אַריבערפירן פּראָפּערטיעס פון דוו און נאַנאָפלוידז, למשל (היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט און דורכשניטלעך Nusselt נומער) ווי אַוורידזשיז ניצן טוויסטיד טאַשמע ינסערשאַן טובז קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל טובז.ניט-קאָוואַלענט (GNP-SDBS@DW) און קאָוואַלענט (GNP-COOH@DW) נאַנאָפלוידז האָבן דריי פאַרשידענע וואָג פראַקשאַנז אַזאַ ווי 0.025 ווט%, 0.05 ווט% און 0.1 ווט%.אין ביידע היץ יקסטשיינדזשערז (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל) די דורכשניטלעך היץ אַריבערפירן פאָרשטעלונג איז> 1, וואָס ינדיקייץ אַ פֿאַרבעסערונג אין היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט און דורכשניטלעך Nusselt נומער מיט קוילד טובז קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל טובז.ניט-קאָוואַלענט (GNPs-SDBS@DW) נאַנאָפלוידז געוויזן העכער דורכשניטלעך היץ אַריבערפירן פֿאַרבעסערונג ווי קאָוואַלענט (GNPs-COOH@DW) נאַנאָפלוידז.ביי רע = 900, די 0.1 ווט% פֿאַרבעסערונג אין היץ אַריבערפירן פאָרשטעלונג -SDBS@GNPs פֿאַר די צוויי היץ יקסטשיינדזשערז (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל) איז געווען די העכסטן מיט אַ ווערט פון 1.90.דעם מיטל אַז די מונדיר טפּ ווירקונג איז מער וויכטיק ביי נידעריקער פליסיק גיכקייַט (Reynolds נומער) 43 און ינקריסינג טורבולאַנס ינטענסיטי.רעכט צו דער הקדמה פון קייפל וואָרטיסעס, די היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט און די דורכשניטלעך נומער פון טט טובז פון Nusselt זענען העכער ווי קאַנווענשאַנאַל טובז, ריזאַלטינג אין אַ טינער גרענעץ שיכטע.טוט די בייַזייַן פון HP פאַרגרעסערן די ינטענסיטי פון טערביאַלאַנס, מיקסינג פון ארבעטן פליסיק פלאָוז און ימפּרוווד היץ אַריבערפירן קאַמפּערד מיט באַזע פּייפּס (אָן ינסערטינג אַ טוויסטיד-טוויסטעד טייפּ)21.
דורכשניטלעך Nusselt נומער (העליקס ווינקל 45 ° און 90 °) קעגן Reynolds נומער פֿאַר פאַרשידן נאַנאָפלוידז קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל טובז.
פיגיערז 13 און 14 ווייַזן די דורכשניטלעך קאָואַפישאַנט פון רייַבונג (\(\frac{{f}_{Twisted}}{{f}_{Plain}}\)) און דרוק אָנווער (\(\frac{{\Delta P} _ {טוויסטעד}}{{\Delta P}_{Plain}}\}} וועגן 45° און 90° פֿאַר קאַנווענשאַנאַל פּייפּס ניצן דוו נאַנאָפלוידז, (GNPs-SDBS@DW) און (GNPs-COOH@DW) יאָן יקסטשיינדזשער כּולל (0.025 וואט%, 0.05 וואט% און 0.1 וואט %) און דרוק אָנווער (\(\frac{{\Delta P}_{Twisted}}{{\Delta P }_{Plain}}\}) פאַרקלענערן. אין קאַסעס, די רייַבונג קאָואַפישאַנט און דרוק אָנווער זענען העכער ביי נידעריקער ריינאָלדס נומערן די דורכשניטלעך רייַבונג קאָואַפישאַנט און דרוק אָנווער זענען צווישן 3.78 און 3.12. ווינקל און 90 °) היץ יקסטשיינדזשער קאָסטן דרייַ מאָל העכער ווי קאַנווענשאַנאַל פּייפּס.אין דערצו, ווען די אַרבעט פליסיק פלאָוז אין אַ העכער גיכקייַט, די קאָואַפישאַנט פון רייַבונג דיקריסאַז. די פּראָבלעם ערייזאַז ווייַל ווי די ריינאָלדס נומער ינקריסיז, די גרעב פון די גרענעץ שיכטע דיקריסאַז, וואָס פירט צו אַ פאַרקלענערן אין די ווירקונג פון דינאַמיש וויסקאָסיטי אויף די אַפעקטאַד געגנט, אַ פאַרקלענערן אין גיכקייַט גראַדיענץ און שערן סטרעסאַז און, דעריבער, אַ פאַרקלענערן אין די רייַבונג קאָואַפישאַנט21.די ימפּרוווד בלאַקינג ווירקונג רעכט צו דעם בייַזייַן פון טט און די געוואקסן סווירל רעזולטאַטן אין באטייטיק העכער דרוק לאָססעס פֿאַר העטעראַדזשיניאַס טט פּייפּס ווי פֿאַר באַזע פּייפּס.אין דערצו, פֿאַר ביידע די באַזע רער און די TT רער, עס קענען זיין געזען אַז די דרוק קאַפּ ינקריסיז מיט די גיכקייַט פון די אַרבעט פליסיק43.
רייַבונג קאָואַפישאַנט (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל) קעגן Reynolds נומער פֿאַר פאַרשידן נאַנאָפלוידז קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל טובז.
דרוק אָנווער (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל) ווי אַ פֿונקציע פון ​​ריינאָלדס נומער פֿאַר פאַרשידן נאַנאָפלוידז קאָרעוו צו אַ קאַנווענשאַנאַל רער.
אין קיצער, פיגורע 15 ווייזט פאָרשטעלונג אפשאצונג קרייטיריאַ (PEC) פֿאַר היץ יקסטשיינדזשערז מיט 45 ° און 90 ° אַנגלעס קאַמפּערד מיט קלאָר טובז (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}} \ ) ) אין (0.025 וו.%, 0.05 וו.% און 0.1 וו.%) ניצן דוו, (וונפּ-סדבס@דוו) און קאָוואַלענט (וונפּ-קאָה@דוו) נאַנאָפלוידז.די ווערט (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\))> 1 אין ביידע קאַסעס (45° און 90° כיליקס ווינקל) אין די היץ יקסטשיינדזשער.אין דערצו, (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) ריטשאַז זייַן בעסטער ווערט ביי Re = 11,000.די 90 ° היץ יקסטשיינדזשער ווייזט אַ קליין פאַרגרעסערן אין (\ (\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) קאַמפּערד צו אַ 45° היץ יקסטשיינדזשער., ביי רע = 11,000 0.1 wt%-GNPs@SDBS רעפּראַזענץ העכער (\(\frac{{PEC}_{Twisted}}{{PEC}_{Plain}}\)) וואַלועס, למשל 1.25 פֿאַר 45° היץ יקסטשיינדזשער ווינקל און 1.27 פֿאַר 90 ° ווינקל היץ יקסטשיינדזשער.עס איז מער ווי איין אין אַלע פּראָצענט פון מאַסע בראָכצאָל, וואָס ינדיקייץ אַז פּייפּס מיט טוויסטיד טייפּ ינסערץ זענען העכער ווי קאַנווענשאַנאַל פּייפּס.נאָוטאַבלי, די ימפּרוווד היץ אַריבערפירן צוגעשטעלט דורך די טייפּ ינסערץ ריזאַלטיד אין אַ באַטייטיק פאַרגרעסערן אין רייַבונג לאָססעס22.
עפעקטיווקייַט קרייטיריאַ פֿאַר די Reynolds נומער פון פאַרשידן נאַנאָפלוידז אין באַציונג צו קאַנווענשאַנאַל טובז (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל).
אַפּפּענדיקס א ווייזט סטרימליינז פֿאַר 45 ° און 90 ° היץ יקסטשיינדזשערז ביי רע = 7000 ניצן דוו, 0.1 ווט%-גנפּ-סדבס@דוו און 0.1 ווט%-גנפּ-קאָה@דוו.די סטרימליינז אין די טראַנזווערס פלאַך זענען די מערסט סטרייקינג שטריך פון די ווירקונג פון טוויסטיד בענד ינסערץ אויף די הויפּט לויפן.די נוצן פון 45 ° און 90 ° היץ יקסטשיינדזשערז ווייזט אַז די גיכקייַט אין די לעבן וואַנט געגנט איז בעערעך דער זעלביקער.דערווייַל, אַפּפּענדיקס ב ווייזט די גיכקייַט קאַנטורז פֿאַר 45 ° און 90 ° היץ יקסטשיינדזשערז ביי רע = 7000 ניצן דוו, 0.1 ווט%-גנפּ-סדבס@דוו און 0.1 ווט%-גנפּ-קאָה@דוו.די גיכקייַט לופּס זענען אין דריי פאַרשידענע לאָוקיישאַנז (סלייס), למשל, קלאָר-1 (פּ1 = -30 מם), קלאָר-4 (פּ4 = 60 מם) און קלאָר-7 (פּ7 = 150 מם).די לויפן גיכקייַט לעבן די רער וואַנט איז לאָואַסט און די פליסיק גיכקייַט ינקריסיז צו די צענטער פון די רער.אין דערצו, ווען גייט פארביי דורך די לופט דאַקט, די געגנט פון נידעריק גיכקייַט לעבן די וואַנט ינקריסיז.דאָס איז רעכט צו דער וווּקס פון די כיידראַדינאַמיק גרענעץ שיכטע, וואָס ינקריסיז די גרעב פון די נידעריק-גיכקייַט געגנט לעבן די וואַנט.אין דערצו, ינקריסינג די Reynolds נומער ינקריסיז די קוילעלדיק גיכקייַט מדרגה אין אַלע קרייַז סעקשאַנז, דערמיט רידוסינג די גרעב פון די נידעריק גיכקייַט געגנט אין די קאַנאַל 39.
קאָוואַלענטלי און ניט-קאָוואַלענטלי פאַנגקשאַנאַלייזד גראַפענע נאַנאָשיץ זענען עוואַלואַטעד אין טוויסטיד טייפּ ינסערץ מיט כיליקס אַנגלעס פון 45 ° און 90 °.די היץ יקסטשיינדזשער איז נומעריקאַללי סאַלווד ניצן די ססט ק-אָמעגאַ טערביאַלאַנס מאָדעל ביי 7000 ≤ רע ≤ 17000. די טהערמאָפיסיקאַל פּראָפּערטיעס זענען קאַלקיאַלייטיד בייַ צין = 308 ק. סיימאַלטייניאַסלי היץ די טוויסטיד רער וואַנט אין אַ קעסיידערדיק טעמפּעראַטור פון 330 ק. COOH@DV) איז דיילוטאַד אין דרייַ מאַסע אַמאַונץ, למשל (0.025 ווט.%, 0.05 וו.% און 0.1 וו.%).די קראַנט לערנען קאַנסידערד זעקס הויפּט סיבות: ווענטיל טעמפּעראַטור, היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט, דורכשניטלעך Nusselt נומער, קאָואַפישאַנט פון רייַבונג, דרוק אָנווער און פאָרשטעלונג אפשאצונג קרייטיריאַ.דאָ זענען די הויפּט פיינדינגז:
די דורכשניטלעך ווענטיל טעמפּעראַטור (\({{T}_{אויס}}_{Nanofluids}\)/\({{T}_{out}}_{Basefluid}\)) איז שטענדיק ווייניקער ווי 1, וואָס מיטל אַז ניט-פאַרשפּרייטן די ווענטיל טעמפּעראַטור פון וואַלענסע (ZNP-SDBS@DV) און קאָוואַלענט (ZNP-COOH@DV) נאַנאָפלוידז איז נידעריקער ווי אַז פון די באַזע פליסיק.דערווייַל, די דורכשניטלעך ווענטיל טעמפּעראַטור (\({{ט}_{אויס}}_{טוויסטעד}\)/\({{T}_{out}}_{Plain}\)) ווערט> 1, ינדאַקייטינג צו די פאַקט אַז (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל) די ווענטיל טעמפּעראַטור איז העכער ווי מיט קאַנווענשאַנאַל טובז.
אין ביידע קאַסעס, די דורכשניטלעך וואַלועס פון די היץ אַריבערפירן פּראָפּערטיעס (נאַנאָפלויד / באַזע פליסיק) און (טוויסטעד רער / נאָרמאַל רער) שטענדיק ווייַזן> 1.ניט-קאָוואַלענט (GNPs-SDBS@DW) נאַנאָפלוידז געוויזן אַ העכער דורכשניטלעך פאַרגרעסערן אין היץ אַריבערפירן, קאָראַספּאַנדינג צו קאָוואַלענט (GNPs-COOH@DW) נאַנאָפלוידז.
די דורכשניטלעך רייַבונג קאָואַפישאַנט (\({f}_{Nanofluids}/{f}_{Basefluid}\)) פון ניט-קאָוואַלענט (VNP-SDBS@DW) און קאָוואַלענט (VNP-COOH@DW) נאַנאָפלוידז איז שטענדיק ≈1 .רייַבונג פון ניט-קאָוואַלענט (ZNP-SDBS@DV) און קאָוואַלענט (ZNP-COOH@DV) נאַנאָפלוידז (\({פ_{טוויסטעד}/{פ_{Plain}\)) פֿאַר שטענדיק> 3.
אין ביידע קאַסעס (45 ° און 90 ° כיליקס ווינקל), די נאַנאָפלוידז (GNPs-SDBS@DW) געוויזן העכער (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) 0.025 ווט .% פֿאַר 2.04%, 0.05 וו.% פֿאַר 2.46% און 0.1 וו.% פֿאַר 3.44%.דערווייַל, (GNPs-COOH@DW) נאַנאָפלוידז געוויזן נידעריקער (\({\Delta P}_{Nanofluids}/{\Delta P}_{Basefluid}\)) פֿון 1.31% פֿאַר 0.025 ווט.% צו 1.65% איז 0.05 % דורך וואָג.אין דערצו, די דורכשניטלעך דרוק אָנווער (\({\Delta P}_{Twisted}/{\Delta P}_{Plain}\) פון ניט-קאָוואַלענט (GNPs-SDBS@DW) און קאָוואַלענט (GNPs-COOH@DW) ))) נאַנאָפלוידז שטענדיק> 3.
אין ביידע קאַסעס (45 ° און 90 ° כיליקס אַנגלעס), די נאַנאָפלוידז (GNPs-SDBS@DW) געוויזן אַ העכער (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC} _{Basefluid}\)) @DW ווערט) , למשל 0.025 וו.% - 1.17, 0.05 וו.% - 1.19, 0.1 וו.% - 1.26.אין דעם פאַל, די וואַלועס פון (\({PEC}_{Nanofluids}/{PEC}_{Basefluid}\)) ניצן (GNPs-COOH@DW) נאַנאָפלוידז זענען 1.02 פֿאַר 0.025 וואט.%, 1.05 פֿאַר 0 , 05 wt.% און 1.02 איז 0.1% לויט וואָג.אין אַדישאַן, ביי רע = 11,000, 0.1 wt%-GNPs@SDBS געוויזן העכער וואַלועס (\({PEC}_{Twisted}/{PEC}_{Plain}\)), אַזאַ ווי 1.25 פֿאַר 45° כיליקס ווינקל און 90 ° כיליקס ווינקל 1.27.
Thianpong, C. עט על.מולטי-ציל אַפּטאַמאַזיישאַן פון נאַנאָפלויד טיטאַניום דייאַקסייד / וואַסער לויפן אין די היץ יקסטשיינדזשער, ימפּרוווד דורך טוויסטיד טייפּ ינסערץ מיט דעלטאַ פליגל.ינערלעך י הייס.די וויסנשאַפֿט.172, 107318 (2022).
Langerudi, HG און Jawaerde, C. עקספּערימענטאַל לערנען פון ניט-נעווטאָניאַן פליסיק לויפן אין בעלאָוז ינסערטאַד מיט טיפּיש און V-שייפּט טוויסטיד טייפּס.היץ און מאַסע אַריבערפירן 55, 937-951 (2019).
דאָנג, X. עט על.עקספּערימענטאַל לערנען פון די היץ אַריבערפירן טשאַראַקטעריסטיקס און לויפן קעגנשטעל פון אַ ספּיראַליש-טוויסטעד טובולאַר היץ יקסטשיינדזשער [J].אַפּפּליקאַטיאָן טעמפּעראַטור.פּרויעקט.176, 115397 (2020).
Yongsiri, K., Eiamsa-Ard, P., Wongcharee, K. & Eiamsa-Ard, SJCS ימפּרוווד היץ אַריבערפירן אין טערביאַלאַנט קאַנאַל לויפן מיט אַבליק סעפּערייטינג פינס.אַקטואַל פאָרשונג.טעמפּעראַטור.פּרויעקט.3, 1-10 (2014).