Numerical modeling of laminar forced convective enhancement of water-based Al2O3 nanofluid in circular pipe

Other Title(s)

نمذجة عددية لتحسين حمل حراري قسري طباقي لمائع نانوي (أكسيد الألمنيوم-ماء)‎ داخل أنبوب دائري

Author

Salih, Salah M.

Source

مجلة الكلية الإسلامية الجامعة : مجلة علمية فصلية محكمة

Publisher

Islamic University of Najaf

Publication Date

2016-04-30

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

11

Main Subjects

Physics

Topics

• Convection
• Water
• Aluminum oxide
• Nanofluids

Arabic Abstract

تتم أجراء دراسة عددية لانتقال الحرارة بالحمل القسري لجريان طباقي المائع نانوي من جسيمات دقيقة جدا مثل (أكسيد الألمنيوم) موضوعة مع سائل الماء في أنبوب دائري ثنائي البعد تحت مصدر فيض حراري ثابت تم استخدام طريقة العناصر المحددة لتحليل المعادلات الحاكمة للاستمرارية و الزخم و الطاقة باستخدام برنامج الكومسول (3.5a).

تم تمثيل الحسابات المعدلات انتقال الحرارة لعدد رينولدز في المدى (2000)-(Re) ، و عدد برانتل (5.42 = P).

تم دراسة تأثير عدد رينولدز و التركيز الحجمي (% 3 and5, (water pure) 0=ɸ)على معدل معامل الحمل الحراري (hawg)، انحدار الضغط (∆P)، و خصائص سلوك الجريان وا لحرارة النتائج بينت أن استخدام جسيمات دقيقة جدا مثل (أكسيد الألمنيوم تحسن معدل معامل الحمل الحراري بشكل هام ، أقصى زيادة بمعدل معامل الحمل الحراري هي (%۱۰) و زيادة انحدار الضغط هو (%١٥) لتركيز حجمي (5%=ɸ) لعدد رينولدز العالي مقارنة بالماء النقي.

و للتحقق من النموذج الحالي، تم مقارنة النتائج العددية باستخدام الكومسول مع معادلة عملية سابقة عند نفس الظروف الحدية و كانت مقبولة

English Abstract

A two - dimensional numerical investigation on laminar forced convection heat transfer and characteristics of Al2O3/water nanofluid flow in circular pipe under constant heat flux is presented.

In this study, the finite element method (FEM) is employed to analyze the continuity, momentum, and energy governing equations by using Multiphasic COMSOL 3.5a software.

Computations of heat transfer rates were performed for a range of Reynolds numbers (Re ≤ 2000), and (Pr= 5.42).

The effects of Reynolds number and nanoparticle volume fraction (ɸ=0 (pure water), 3 and 5 %) on the average heat transfer coefficient (havg), pressure drop (ΔP), and thermal-hydraulic performance are investigated.

The results show that Al2O3 nanoparticle usage enhances the average heat transfer coefficient considerably, and the a maximum value (10% ) increase in average heat transfer coefficient and (15%) increase in pressure drop for (ɸ=5%) and high Reynolds number when compared to base fluid.

Also, the thermal-hydraulic performance factor enhancement is greater than one for all values of (Re) numbers and (ɸ) nanoparticle volume fraction.

The present study is validated with empirical Shah equation and the results showed a good agreement.

Data Type

Conference Papers

Record ID

BIM-1316845

• APA
• MLA
• AMA