مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

بررسی تجربی تأثیر دمای نانو سیال هیبریدی Al2O3-MWCNTs/Water ورودی به برج خنک کننده جریان مخالف بر عملکرد حرارتی برج

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران
2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران
3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران
چکیده
در این مطالعه تأثیر دمای ورودی نانو سیال هیبریدی آلومینا و نانو لوله کربنی افزوده شده به سیال پایه آب بر انتقال حرارت در برج خنک کننده مرطوب با جریان مخالف بصورت تجربی در برج خنک کننده تر جریان مخالف بررسی شده است. جریان هوای درون برج توسط یک مکنده ‌ایجاد می شود و دستگاه دارای جریان اجباری است، برج خنک ‌کننده دارای جاذب رطوبت می ‌باشد، انتقال حرارت و جرم از دیواره ‌های برج خنک‌ کننده صفر است، دما در هر سطح جریان آب در برج یکنواخت می ‌باشد و فشار محیط 600 میلی متر جیوه است. نتایج نشان می دهد که در نسبت دبی سیال به دبی هوا 2 (۲=L/G)، حرارت دفع شده از سیال برای آب خالص و نانوسیال هیبریدی با غلظت 05/0 درصد حجمی به ترتیب 489/2 و 84/2 کیلو وات بوده است. در حقیقت با افزودن نانوذرات آلومینا و نانو لوله کربنی به سیال پایه آب، میزان دفع حرارت از سیال به میزان 1/14 درصد افزایش یافته است. همچنین راندمان برج در همین مقادیر از 5/33 درصد به 9/39 درصد رسیده و افزایش 4/6 درصدی داشته است. این به دلیل افزایش ضریب انتقال حرارت نانو سیال هیبریدی نسبت به آب خالص است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] W. H. Walker, W. K. Lewis, and W. H. McAdams, Principles of Chemical Engineering. McGraw-Hill book Company, Incorporated, 1927, https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.205897/page/n1/mode/2up.
 
[2] O. Amer, R. Boukhanouf, and H. Ibrahim, "A review of evaporative cooling technologies," International Journal of Environmental Science and Development, vol. 6, no. 2, p. 111, 2015, doi: 10.7763/IJESD.2015.V6.571.
 
[3] X. Qi, Z. Liu, and D. Li, "Performance characteristics of a shower cooling tower," Energy Conversion and Management, vol. 48, no. 1, pp. 193-203, 2007/01/01/ 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2006.04.021.
 
[4] S. Suranjan Salins, S. Kumar, A. T. González, and S. Shetty, "Influence of Packing configuration and Flow Rate on the Performance of a Forced Draft Wet Cooling Tower," Journal of Building Engineering, vol. 72, p. 106615, 2023/08/01/ 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106615.
 
[5] N. Kelly and L. Swenson, "Comparative performance of cooling tower packing arrangements," Chemical Engineering Progress, vol. 52, no. 7, 1956, doi:10.15665/rp.v15il.820.
 
[6] J. W. Sutherland, "Analysis of Mechanical-Draught Counterflow Air/Water Cooling Towers," Journal of Heat Transfer, vol. 105, no. 3, pp. 576-583, 1983, doi: 10.1115/1.3245624.
 
[7] H. El-Dessouky, "Thermal and hydraulic performance of a three-phase fluidized bed cooling tower," Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 6, no. 4, pp. 417-426, 1993/05/01/ 1993, doi: https://doi.org/10.1016/0894-1777(93)90018-E.
 
[8] S. V. Bedekar, P. Nithiarasu, and K. N. Seetharamu, "Experimental investigation of the performance of a counter-flow, packed-bed mechanical cooling tower," Energy, vol. 23, no. 11, pp. 943-947, 1998/11/01/ 1998, doi: https://doi.org/10.1016/S0360-5442(98)00044-9.
 
[9] H. Goshayshi and J. Missenden, "The investigation of cooling tower packing in various arrangements," Applied Thermal Engineering, vol. 20, no. 1, pp. 69-80, 2000, https://doi.org/10.1016/S1359-4311(99)00011-3.
[10]         A. Mirabdolah Lavasani, Z. Namdar Baboli, M. Zamanizadeh, and M. Zareh, "Experimental study on the thermal performance of mechanical cooling tower with rotational splash type packing," Energy Conversion and Management, vol. 87, pp. 530-538, 2014/11/01/ 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.07.036.
 
[11]         M. Gao, L. Zhang, N.-n. Wang, Y.-t. Shi, and F.-z. Sun, "Influence of non-uniform layout fillings on thermal performance for wet cooling tower," Applied Thermal Engineering, vol. 93, pp. 549-555, 2016/01/25/ 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.09.054.
 
[12]         S. Askari, R. Lotfi, A. Seifkordi, A. M. Rashidi, and H. Koolivand, "A novel approach for energy and water conservation in wet cooling towers by using MWNTs and nanoporous graphene nanofluids," Energy Conversion and Management, vol. 109, pp. 10-18, 2016/02/01/ 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.11.053.
 
[13]         P. Shahali, M. Rahmati, S. R. Alavi, and A. Sedaghat, "Experimental study on improving operating conditions of wet cooling towers using various rib numbers of packing," International Journal of Refrigeration, vol. 65, pp. 80-91, 2016/05/01/ 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.12.004.
 
[14]         M. Llano-Restrepo and R. Monsalve-Reyes, "Modeling and simulation of counterflow wet-cooling towers and the accurate calculation and correlation of mass transfer coefficients for thermal performance prediction," International Journal of Refrigeration, vol. 74, pp. 47-72, 2017/02/01/ 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2016.10.018.
 
[15]         M. Rahmati, S. R. Alavi, and M. R. Tavakoli, "Experimental investigation on performance enhancement of forced draft wet cooling towers with special emphasis on the role of stage numbers," Energy Conversion and Management, vol. 126, pp. 971-981, 2016/10/15/ 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.08.059.
 
[16]         P. Imani-Mofrad, Z. H. Saeed, and M. Shanbedi, "Experimental investigation of filled bed effect on the thermal performance of a wet cooling tower by using ZnO/water nanofluid," Energy Conversion and Management, vol. 127, pp. 199-207, 2016/11/01/ 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.09.009.
 
[17]         D. Lyu, F. Sun, and Y. Zhao, "Impact mechanism of different fill layout patterns on the cooling performance of the wet cooling tower with water collecting devices," Applied Thermal Engineering, vol. 110, pp. 1389-1400, 2017/01/05/ 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.08.190.
 
[18]         M. Akbarpour Ghazani, A. Hashem-ol-Hosseini, and M. D. Emami, "A comprehensive analysis of a laboratory scale counter flow wet cooling tower using the first and the second laws of thermodynamics," Applied Thermal Engineering, vol. 125, pp. 1389-1401, 2017/10/01/ 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.07.090.
 
[19]         S. T. Dehaghani and H. Ahmadikia, "Retrofit of a wet cooling tower in order to reduce water and fan power consumption using a wet/dry approach," Applied Thermal Engineering, vol. 125, pp. 1002-1014, 2017, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.07.069.
 
[20]         M. Amini, M. Zareh, and S. Maleki, "Thermal performance analysis of mechanical draft cooling tower filled with rotational splash type packing by using nanofluids," Applied Thermal Engineering, vol. 175, p. 115268, 2020/07/05/ 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115268.
 
[21]         M. Hamid, T. G. Seyed Mostafa, R. Alimorad, and M. Masoumeh, "A novel approach for energy and water conservation by using silver-carbon quantum dots hybrid nanofluids in wet cooling towers systems," Journal of Thermal Science, vol. 30, pp. 1827-1841, 2021, https://doi.org/10.1007/s11630-021-1502-8.
 
[22]         N. Karimi Bakhtiyar, R. Javadpour, S. Zeinali Heris, and M. Mohammadpourfard, "Improving the thermal characteristics of a cooling tower by replacing the operating fluid with functionalized and non-functionalized aqueous MWCNT nanofluids," Case Studies in Thermal Engineering, vol. 39, p. 102422, 2022/11/01/ 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102422.
 
[23]         R. Javadpour, S. Zeinali Heris, and J. P. Meyer, "Experimental study of the effect of filled bed type on the performance of a cross-flow cooling tower with the approach of using water-based nanofluids (MWCNTs and TiO2)," Energy Reports, vol. 8, pp. 8346-8360, 2022/11/01/ 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.06.027.
 
[24]         A. A. Minea, W. M. El-Maghlany, and E. Z. Massoud, "Heat Transfer Analysis of Nanocolloids Based on Zinc Oxide Nanoparticles Dispersed in PEG 400," Nanomaterials, vol. 12, no. 14, doi: 10.3390/nano12142344.
دوره 34، شماره 1 - شماره پیاپی 160
فروردین و اردیبهشت 1404
صفحه 24-32

  • تاریخ دریافت 13 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 29 مهر 1403
  • تاریخ پذیرش 27 آبان 1403