مناقشة رسالة ماجستير في قسم الهندسة الميكانيكية

نوقشت رسالة الماجستير الموسومة

تحسين الأداء الحراري لمبادل حراري مزدوج الأنبوب بإستخدام مائع نانوي هجين

Improving Thermal Performance of a Double Pipe Heat Exchanger Using Hybrid Nanofluid

التي  اعدتها السيده نور عبد الخضر حسن  طالبة الماجستير رسالة مقدمة الى كلية الهندسة / جامعة بغداد وهي جزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية /ميكانيك موائع وحراريات

بإشراف أ.د. حسين يوسف محمود يوم الثلاثاء المصادف 4/1/2022 .و قد تشكلت لجنة المناقشة من السادة

المنصب في اللجنة	محل العمل	الاختصاص الدقيق	اللقب العلمي	الاسم	ت
رئيسا	جامعة  التكنولوجية  – قسم الهندسة الميكانيكية	موائع وحراريات	أستاذ	أ.د.عبد الحسن عبد  كرم الله	1
عضوا	جامعة النهرين– كلية الهندسة – قسم الهندسة الميكانيكية	موائع وحراريات	أستاذ مساعد	أ.م.د. محمود شاكر محمود	2
عضوا	جامعة بغداد – كلية الهندسة – قسم الهندسة الميكانيكية	موائع وحراريات	مدرس	م.د. واىل سامي وديع	3
مشرفا	جامعة بغداد – كلية الهندسة – قسم هندسة الميكانيك	موائع وحراريات	أستاذ	أ.د. حسين يوسف محمود	4

ملخص عن الرسالة

في البحث الحالي, تم إجراء دراسة تجريبية وعددية لدراسة تأثير الموائع النانوية المفردة و الهجينة على اداء المبادل الحراري و التحقق من تعزيز نقل الحرارة في المبادل الحراري مزدوج الانبوب متعاكس الجريان كعينة فرعية لمبادل حراري ذو القشرة و الانبوب المستخدم في شركة مصافي الوسط – العراق

مقطع الإختبار هو مبادل حراري مزدوج الانبوب. الانبوب الداخلي انبوب البراص المستخدم في مصفى الدورة بطول كلي (1,5م), (1م) منه داخل المبادل الحراري و (0,5م) معزول جيدا مدخل للانبوب خارج المبادل, و بقطر داخلي و خارجي (14,5ملم و 19,5ملم), على التوالي. الانبوب الخارجي من البلاستيك سطحه الخارجي معزول جيدا وبطول (1م), يتدفق الماء و الموائع النانوية كمبردات عبر الانبوب الداخلي بظروف تدفق انتقالية ومضطربة ضمن نطاق أعداد رينولد (3207 الى 8070) و بدرجة حرارة دخول ثابتة (29 درجة مئوية) و بمعدلات تدفق مختلفة (100, 150, 200, 250)لتر/ساعة, اما الماء الساخن يتدفق في الطوق بعدد رينولد (3019 ) و بمعدل تدفق حجمي ثابت (150 لتر/ساعة) و بدرجة حرارة مدخل ثابتة (70 درجة مئوية).

نوعان من الجسيمات النانوية (أوكسيد الالمنيوم و أوكسيد النحاس) بإحجام جزيئية (20 و 50 )نانومتر تم إستخدامها كدقائق متناهية الصغر مع الماء كمائع أساسي لتحضير موائع نانوية مفردة (أوكسيد الالمنيوم/الماء و أوكسيد النحاس/الماء) و موائع نانوية هجينة (أكاسيد الالمنيوم و النحاس/الماء و بنسبة خلط (50:50)) و بتراكيز حجمية (0,1% و 0,5%) لكل الموائع النانوية, و تم تحضير الموائع النانوية بمرحلتين.

محاكاة عددية تم إجراؤها لتحليل جريان المائع و إنتقال الحرارة في المبادل الحراري بإستخدام البرنامج ANSYS FLUENT 2021R1 تحت شروط (تدفق في حالة الاستقرارية, لاإنضغاطي, تدفق إنتقالي و مضطرب, الأبعاد الثلاثية , و موائع العمل بتراكيز حجمية (0, 0,1, 0,5)%.

أظهرت النتائج التجريبية أن أقصى زيادة في معامل انتقال الحرارة و الموصلية الحرارية عند المائع النانوي الهجين و بتركيز (0,5%) هي (1,1766 و 0,6391), على التوالي. و أقصى نسبة تحسين في معدل نقل الحرارة هي (72,87%) عند المائع النانوي الهجين و بتركيز (0,5%). أشارت النتائج التي تم الحصول عليها في هذا العمل الى الأثار الإيجابية لإستخدام المائع النانوي الهجين حيث تفوق على إستخدام المائع النانوي من النوع المفرد. كما بينت النتائج ان معدل انتقال الحرارة يزداد مع زيادة تركيز الجسيمات النانوية. في نفس السياق, لوحظ تأثير نوع الجسيمات النانوية على معدل إنتقال الحرارة, حيث كان لمائع أوكسيد الالمنيوم النانوي أعلى معدل نقل حرارة من مائع أوكسيد النحاس النانوي. و أعلى فعالية للمبادل الحراري هي (0,2918) عند إستخدام المائع النانوي الهجين و بتركيز (0,5%). و ان أعلى انخفاض في الضغط في الانبوب الداخلي هو (285,299 باسكال) عند مائع أوكسيد النحاس النانوي بتركيز (0,5%) و بمعدل تدفق (250 لتر/ساعة) و عدد رينولد (8000). كما تم تخمين علاقات تجريبية لموائع العمل كافة.

أظهرت النتائج العددية و التجريبية توافق جيد, والحد الأقصى للخطأ كان (10,49%) عند المائع النانوي الهجين مع التركيز (0,5%) و معدل تدفق (200 لتر/ساعة).