آمار

تعداد نشریات36
تعداد شماره‌ها1,192
تعداد مقالات8,579
تعداد مشاهده مقاله6,988,711
تعداد دریافت فایل اصل مقاله4,032,562
فرج الهی, امیرحمزه, یحیی آبادی, محمدمهدی, پورسیفی, مهدی. (1401). بررسی عددی بهبود نرخ انتقال حرارت در رادیاتور خودرو با استفاده از لوله‌های ریز مجرا و چیدمان مناسب لوله‌ها. پدافند الکترونیکی و سایبری, 11(2), 37-49.
امیرحمزه فرج الهی; محمدمهدی یحیی آبادی; مهدی پورسیفی. "بررسی عددی بهبود نرخ انتقال حرارت در رادیاتور خودرو با استفاده از لوله‌های ریز مجرا و چیدمان مناسب لوله‌ها". پدافند الکترونیکی و سایبری, 11, 2, 1401, 37-49.
فرج الهی, امیرحمزه, یحیی آبادی, محمدمهدی, پورسیفی, مهدی. (1401). 'بررسی عددی بهبود نرخ انتقال حرارت در رادیاتور خودرو با استفاده از لوله‌های ریز مجرا و چیدمان مناسب لوله‌ها', پدافند الکترونیکی و سایبری, 11(2), pp. 37-49.
فرج الهی, امیرحمزه, یحیی آبادی, محمدمهدی, پورسیفی, مهدی. بررسی عددی بهبود نرخ انتقال حرارت در رادیاتور خودرو با استفاده از لوله‌های ریز مجرا و چیدمان مناسب لوله‌ها. پدافند الکترونیکی و سایبری, 1401; 11(2): 37-49.

بررسی عددی بهبود نرخ انتقال حرارت در رادیاتور خودرو با استفاده از لوله‌های ریز مجرا و چیدمان مناسب لوله‌ها

مکانیک سیالات و آیرودینامیک
مقاله 4، دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 30، اسفند 1401، صفحه 37-49    اصل مقاله (753.38 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
امیرحمزه فرج الهی* 1؛ محمدمهدی یحیی آبادی2؛ مهدی پورسیفی2
1دانشگاه امام علی (ع)، تهران، ایران
2دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
تاریخ دریافت: 28 مرداد 1401،  تاریخ بازنگری: 08 آبان 1401،  تاریخ پذیرش: 17 آبان 1401 
چکیده
استفاده از مخلوط اتیلن‌گلیکول و آب به‌عنوان سیال عامل دارای ضد یخ در رادیاتور خودرو، سبب کاهش نرخ انتقال حرارت و افزایش افت فشار می‌شود. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، مخلوط 70%-30% حجمی آب و اتیلن‌گلیکول 20%-12% انتقال حرارت کمتر و 20%-5% افت فشار بیشتری نسبت به آب خالص دارد. به‌منظور افزایش نرخ انتقال حرارت در رادیاتور، می‌توان از تغییرات هندسی که بر مولفه‌های انتقال حرارت شامل ضریب انتقال حرارت و سطح تبادل گرما تأثیرگذار هستند استفاده کرد. پژوهش حاضر به روش تحلیل عددی و با استفاده از روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی تأثیر استفاده از ریز مجرا به‌جای لوله‌های ساده، استفاده از لوله با سطح مقطع (-) و (+) شکل و تغییر چیدمان لوله‌های رادیاتور از عمودی به افقی پرداخته است. نتایج نشان می‌دهد استفاده از لوله‌های دارای ریز مجرا می‌تواند 67%-15% نرخ انتقال حرارت در رادیاتور را افزایش دهد همچنین در این حالت ضریب اصطکاک نیز 52%-6% افزایش‌یافته که باعث افت فشار بیشتر می‌شود. همچنین استفاده از چیدمان افقی لوله‌ها در رادیاتور به‌جای چیدمان عمودی، دارای 91%-10% نرخ انتقال حرارت بیشتر می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
رادیاتور خودرو؛ بهبود نرخ انتقال حرارت؛ انتقال حرارت در ریز مجرا؛ چیدمان لوله‌های رادیاتور؛ اتیلن‌گلیکول و آب
عنوان مقاله [English]
Numerical Investigation of Heat Transfer Enhancement in an Automotive Radiator Utilizing Mini-Channel Tubes and Tubes Configuration
نویسندگان [English]
amirhamzeh farajollahi1؛ mohammadmehdi yahya abadi2؛ mehdi pourseifi2
1Imam Ali University (AS), Tehran, Iran
2Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]
Utilizing EG/Water solution as working fluid in an automotive radiator cooling system could cause a significant decrement in heat transfer rate and increases fluid pressure drop. According to the results of this numerical research, a 70%-30% EG/Water solution has about 12%-20% less heat transfer rate and 5%-20% more pressure drop compared to pure water. Geometrical changes affecting the heat transfer parameters could be used to enhance the heat transfer performance of the radiator. This study aims to numerically investigate the effect of employing the mini-channel tubes and (-) or (+) shaped cross-section tubes rather than simple tubes on heat exchanger performance. Comparing the vertical and the horizontal configuration of pipes on heat transfer function is also studied. Results show that utilizing the mini-channel tubes can raise the heat transfer rate by about 15%-67%, while the friction factor is also increased by about 6%-52%. A considerable increment of nearly 10%-91% is also reported as an impact of employing horizontally arranged tubes compared to vertical tube configuration.
.
کلیدواژه‌ها [English]
Automotive Radiator, Heat Transfer Enhancement, Heat Transfer in Mini Tubes, Radiator Tube Arrangement, EG/Water Solution
مراجع
  1. Hemmat Esfe, M., Toghraie, D., and Alidoust, S. “Experimental Analysis on the Rheological Characteristics of MWCNT-ZnO (50:50)/5W30 Oil Non-Newtonian Hybrid Nanofluid to Obtain a New Correlation”, Powder Technology, Vol. 407, pp. 117595, 2022.
  2. Hemmat Esfe, M., Toghraie, D., Esfandeh, S., and Alidoust, S. “Measurement of Thermal Conductivity of Triple Hybrid Water Based Nanofluid Containing MWCNT (10%) - Al2O3 (60%) - ZnO (30%) Nanoparticles”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 647, pp. 129083, 2022.
  3. Hatami, M., Jafaryar, M., Zhou J., and Jing, D. “Investigation of Engines Radiator Heat Recovery Using Different Shapes of Nanoparticles in H2O/(CH2OH)2 Based Nanofluids”, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 42, No. 16, pp. 10891-10900, 2017.
  4. Esfe, M.H., Rostamian, H., Toghraie, D., Hekmatifar, M., and Khalil Abad, A.T. “Numerical Study of Heat Transfer of U-Shaped Enclosure Containing Nanofluids in a Porous Medium Using Two-Phase Mixture Method”, Case Studies in Thermal Engineering,Vol. 38, pp. 102150, 2022.
  5. Elsaid, A.M. “Experimental Study on the Heat Transfer Performance and Friction Factor Characteristics of Co3O4 and Al2O3 based H2O/(CH2OH)2 Nanofluids in a Vehicle Engine Radiator”, International Communications in Heat and Mass Transfer,. Vol. 108, pp. 104263, 2019.
  6. Peyghambarzadeh, S.M., Hashemabadi, S.H., Hoseini, S.M., and Seifi Jamnani, M. “Experimental study of Heat Transfer Enhancement Using Water/Ethylene Glycol Based Nanofluids as a New Coolant for Car Radiators”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 38, No. 9, pp. 1283-1290, 2011.
  7. Ahmed, S.A., M. Ozkaymak, A. Sözen, Menlik, T. and Fahed, A. “Improving Car Radiator Performance by Using TiO2-Water Nanofluid”, Engineering Science and Technology, an International Journal,. Vol. 21, No. 5,pp. 996-1005, 2018.
  8.  Subhedar, D.G., Ramani, B.M. and Gupta, A. “Experimental investigation of heat transfer potential of Al2O3/Water-Mono Ethylene Glycol nanofluids as a car radiator coolant”, Case Studies in Thermal Engineering, Vol. 11, pp. 26-34, 2018.
  9. Selvam, C., Solaimalai Raja, R. Mohan Lal, D. and Harish, S. “Overall Heat Transfer Coefficient Improvement of an Automobile Radiator with Graphene Based Suspensions”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 115, pp. 580-588, 2017.
  10. Said, Z., El Haj Assad, M. Hachicha, A.A. Bellos, E. Abdelkareem, M.A. Alazaizeh, D.Z. and Yousef, B.A.A. “Enhancing the Performance of Automotive Radiators Using Nanofluids”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 112: pp. 183-194, 2019.
  11. Ijaz, H., Raza, H., Gohar, G.A., Ullah, S., Akhtar, A., and Imran, M. “Effect of Graphene Oxide Doped Nano Coolant on Temperature Drop Across the Tube Length and Effectiveness of Car Radiator – A CFD Study”, Thermal Science and Engineering Progress, Vol. 20, pp. 100689, 2020.
  12. Hwang, Y., Lee, J.K., Lee, C.H. Jung, Y.M., Cheong, S.I., Lee, C.G., Ku, B.C., and Jang, S.P. “Stability and Thermal Conductivity Characteristics of Nanofluids”, Thermochimica Acta, Vol. 455, No. 1, pp. 70-74, 2007.
  13. Shah, A.P., and Gaurvadkar, A. “Design and Development of Automotive Radiator for Better Cooling Efficiency”, Materials Today: Proceedings, Vol. 72, No. 3, pp. 1028-1034, 2023.
  14. Habibian, S.H., Mostafazade Abolmaali, A., and Afshin, H. “Numerical Investigation of the Effects of Fin Shape, Antifreeze and Nanoparticles on the Performance of Compactfinned-Tube Heat Exchangers for Automobile Radiator”, Applied Thermal Engineering, Vol. 133, pp. 248-260, 2018.
  15. Javaherdeh, K., A. Vaisi, R. Moosavi, and M. Esmaeilpour, “Experimental and Numerical Investigations on Louvered Fin-and-Tube Heat Exchanger With Variable Geometrical Parameters”, Journal of Thermal Science and Engineering Applications, Vol. 9, No. 2, 2017.
  16. De Schampheleire, S., De Jaeger, P., Huisseune, H., Ameel, B., T'Joen, C., De Kerpel,  K. and De Paepe, M. “Thermal Hydraulic Performance of 10 PPI Aluminium foam as Alternative for Louvered Fins in an HVAC heat Exchanger”, Applied Thermal Engineering, Vol. 51, No. 1, pp. 371-382, 2013.
  17. Goudarzi, K. and H. Jamali, “Heat Transfer Enhancement of Al2O3-EG Nanofluid in a Car Radiator with Wire Coil Inserts”, Applied Thermal Engineering, Vol. 118, pp. 510-517, 2017.
  18. Sadhasivam, C., Murugan, S., Manikandaprabu, P., Mohana Priyadharshini, S., and Vairamuthu, J. “Computational Investigations on Helical Heat Flow Exchanger in Automotive Radiator Tubes with Computational Fluid Dynamics”, Materials Today: Proceedings, Vol. 37, pp. 2352-2355, 2021.
  19. Karimi, A., and Afrand, M. “Numerical Study on Thermal Performance of an Air-Cooled Heat Exchanger: Effects of Hybrid Nanofluid, Pipe Arrangement and Cross Section”, Energy Conversion and Management, Vol. 164, pp. 615-628, 2018.
  20. Khan, V.Y.F. “Experimental Study For Heat Transfer Enhancement of a Radiator using Twisted Inserts with Different Coolants”, Journal of Advanced Research in Mechanical Engineering and Technology, Vol. 5, No. 1, pp. 25-29, 2018.
  21. Krásný, I., Astrouski, I., and Raudenský, M. “Polymeric Hollow Fiber Heat Exchanger as an Automotive Radiator”, Applied Thermal Engineering, Vol. 108, pp. 798-803, 2016.
  22. Sanders, P.A., and Thole, K.A. “Effects of Winglets to Augment Tube Wall Heat Transfer Inlouvered Fin Heat Exchangers”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 49, No. 21, pp. 4058-4069, 2006.
  23. Sertkaya, A.A., Altınısık, K., and Dincer, K. “Experimental Investigation of Thermal Performance of Aluminum Finned Heat Exchangers and Open-Cellaluminum Foam Heat Exchangers”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 36, pp. 86-92, 2012.
  24. Saleh-Abadi, M., Rostami, M., and Farajollahi, A. Successive expansion and contraction of tubes (SECTs) in a novel design of shell-and-tube heat exchanger: a comparison between basic, finned and non-finned designs. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 45, pp. 444, 2023.
  25. M.White, F., “Viscous Fluid Flow”, Third Edition ed. McGrawHill, 2006.
  26. Farajollahi, A.H., Firoozy, R., and Poursefi, M. “Numerical Investigation on the Influence of the Nozzle Geometry and Needle Lift Profile Simultaneous Change on Spray Behavior of Diesel Fuel in Injector”, Fluid Mechanics & Aerodynamics Journal, Vol. 8, No. 2, pp. 97-110, 2020. DOR: 20.1001.1.23223278.1398.8.2.8.1 (In Persian).
  27. Nemati, M., Sefid, M. (2022). “Evaluation of Amount the Entropy Production Due to MHD Hybrid Nanofluid Conjugate Heat Transfer with Heat Absorption/Generation”, Fluid Mechanics & Aerodynamics Journal, Vol. 10, No. 2, 2022. DOR: 20.1001.1.23223278.1400.10.2.8.5 (In Persian)
  28. Ebrahimi, A., and Shokri, M. “Convective Heat Transfer Analysis of Supercritical-Pressure Methane in a Regenerative Cooling Channel”, Fluid Mechanics & Aerodynamics Journal, Vol. 7, No. 2, pp. 1-17, 2019. DOR: 20.1001.1.23223278.1397.7.2.1.7 (In Persian)
  29. Jafari, M., Farajollahi, A., and Gazori, H. “The Experimental Investigation Concerning the Heat Transfer Enhancement via a Four-Point Star Swirl Generator in the Presence of Water–Ethylene Glycol Mixtures”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 144, pp. 167–178, 2021.
  30. Faraj, A., Faraj, J., Harika, E., Hachem, F., and Khaled, M. “Development of a New Method for Estimating the Overall Heat Transfer Coefficient of Heat Exchangers – Validation in Automotive Applications”, Case Studies in Thermal Engineering, Vol. 28,  pp. 101434, 2021.
  31. Warren, M., Rohsenow, J.P.H., Young I.Cho, “Handbook of Heat Transfer”, Third edition ed. New York: McGraw-Hill, 1998.
  32. Bejan, A., Convective Heat Transfer”, Fourth Edition ed. Unites States of America: Wiley, 2013.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 212
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 291