چگونگی انتقال حرارت در فرآیندهایی که در آنها پدیده های فیزیکی مانند انتقال جرم و واکنشهای شیمیایی درسیستم های سوسپانسیونی (جامد-مایع) صورت می گیرد، از اهمیت بسیاری برخوردار است . تحقیق تجربی حاضر به بررسی ضریب انتقال حرارت در سیستم سوسپانسیونی ماسه و آب می پردازد که در آن ، ذرات ماسه دارای اندازه های متغیری در محدوده 200 الی 800 میکرومتر با غلظت 2/14 تا 10/3 درصد وزنی می باشد.سوسپانسیون در مخزنی دو جداره به قطر 29 سانتیمتر و ارتفاع مفید 35 سانتیمتر قرار داده می شود. مخزن مجهز به یک همزن توربینی چهار تیغه است که سرعت دورانی آن را می توان از 700 الی 1400 دور بر دقیقه تغییر داد. ضریب انتقال حرارت جابجائی برحسب متغیرهای متعدد تعیین گردیده است و سپس با استفاده از روش آنالیز ابعادی رابطه ای تجربی براساس گروههای بدون بعد حاکم در این خصوص بدست آورده شده است . نتایج بدست آمده از آزمایشات نشان می دهد که افزایش غلظت جامد در سوسپانسیون ، منجر به کاهش ضریب انتقال حرارت جابجائی می شود، اما افزایش قطر ذره جامد و نیز سرعت دورانی پره ، ضریب انتقال حرارت جابجائی را افزایش می دهد

یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار برعملکرد یک سیال در فرایند انتقال حرارت، ضریب انتقال حرارت سیال می باشد. با توجه به بالاتر بودن ضریب انتقال حرارت رسانشی فلزات نسبت به مایعات، می توان با استفاده از ذرات جامد فلزی، میزان انتقال حرارت را افزایش داد. یکی از روش های جدید برای افزایش انتقال حرارت در مبدل های حرارتی، استفاده از نانوسیالات می باشد. در این مقاله پارامترهای اصلیِ تأثیر گذار بر افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی نانو سیال کربن نسبت به سیال پایه آب، ازجمله دبی و غلظت نانو سیال را در محدوده رینولدز 7100 تا 16700 که حالت جریان آشفته درون لوله محسوب می شود، بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که افزایـش رینولدز منجر به افزایش ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی و کاهـش ضریـب اصطـکاک می شود. همچنین نشان داده شد که در یک رینـولدز ثـابت، نانـو سیـال کربن توانسته است تـا 17/10 % ضریب انتقال حرارت جابجایی بیشتری نسبت به سیال پایـه (آب) داشته باشد. مشخص شد که با افزودن نانوذرات به آب، در ابتدا شاهد افزایش در ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال هستیم. این افزایش تا غلظت حدود 2/0 درصد جرمی از نانوکربن ادامه داشته و پس از آن ضریب انتقال حرارت جابجایی، روندی کاهشی پیدا می کند. بعـلاوه در ایـن پـژوهش، افت فشار ناشی از تغییرات رینولدز نیز بررسی شد و مشخص شد که رفتار این منحنی با دیاگرام مودی کاملاً در تطابق است.

انتقال حرارت جابجایی ترکیبی یک نانو سیال، شامل آب و ذرات اکسید آلومینیوم، درون یک لوله افقی، برای جریان آرام به صورت عددی شبیه سازی شده است. معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی با رویکرد حجم کنترل با دقت مرتبه دوم گسسته شده و کوپلینگ سرعت و فشار با استفاده از الگوریتم سیمپل انجام شده است. برای لحاظ کردن جابجایی آزاد، تغییرات چگالی سیال با رابطه بوسینسک برحسب دما تغییر می کند. از مدل دوفازی مخلوط همگن با به کارگیری خواص موثر برای مدل سازی جریان دوفاز نانوسیال استفاده شده است. شبکه بندی به صورت باسازمان انجام شده و کنار دیواره ها شبکه لایه-مرزی ایجاد شده است. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج تجربی بیانگر دقت قابل قبول شبیه سازی عددی بوده است. شبیه سازی در دو حالت عدد ریچاردسون و شارحرارتی ثابت به صورت پایا انجام شده و تغییرات ضریب جابجایی و عدد ناسلت در شرایط مختلف به صورت نمودار ارایه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که در حالت شار حرارتی ثابت انتخاب رابطه مناسب برای ضریب هدایت حرارتی موثر تاثیر قابل ملاحظه ای بر دقت نتایج بدست آمده خواهد داشت. بررسی نتایج نشان داد که در حالت عدد ریچارسون ثابت هر دو رابطه نتایج مشابه ای برای مقدار ضریب جابجایی می دهند به طوری که با افزایش درصد کسر حجمی نانوذره مقدار ضریب جابجایی افزایش می دهد. این در حالی است که در حالت شارحرارتی ثابت نتایج بدست آمده عکس یکدیگر است. به صورتی که با افزایش غلظت نانوذرات، در یک رابطه افزایش ضریب انتقال حرارت و در دیگری کاهش ضریب انتقال حرارت مشاهده می شود.

در مقاله حاضر مطالعات آزمایشی روی افت فشار ایزوترمال و ضریب انتقال حرارت جابجایی روغن برای جریان آرام در لوله صاف و هفت لوله با سیم پیچ داخلی با قطر و گامهای مختلف انجام شده است. دستگاهی که در این بررسی مورد استفاده قرار گرفته است، در واقع یک سیکل روغن مجهز به کلیه وسایل اندازه گیری مورد نیاز می باشد. گرم کن (هیتر) این سیستم یک تبادل گر حرارتی دو لوله ای با جریان مخالف می باشد که در لوله داخلی روغن توسط بخار جاری در پوسته گرم می شود. آنالیز و بررسی نتایج بدست آمده نشان می دهد که نصب سیم پیچ در داخل لوله (که کاملا به جداره داخلی آن می چسبد) باعث افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی بمیزان حداکثر 230% نسبت به مقدار مربوط به لوله های صاف می شود. براساس داده های تجربی جمع آوری شده در این تحقیق، رابطه ای برای محاسبه ضریب انتقال حرارت در گرمایش روغن در داخل لوله های مجهز به سیم پیچ داخلی بدست آورده می شود.

در این پژوهش ضریب انتقال حرارت جابجایی به عنوان تابعی از نرخ کاهش آب با توجه به اثرات تبخیر آب و جوشش روی این پارامتر طی سرخ کردن بیان شد. کنترل حرارتی فرآیند سرخ کردن برای دستیابی به محصولی باکیفیت مطلوب بسیار اهمیت دارد. بدین منظور خلال های سیب زمینی در اندازه مشخص در روغن آفتابگردان در دمای 145، 160 و 175oC به مدت 60، 120، 180 و 240 ثانیه سرخ شدند. دمای مرکزی و سطحی خلال سیب زمینی با استفاده از ترموکوپل نوع T و دیتالاگر با فاصله زمانی 2 ثانیه ثبت شد. رطوبت خلال های سیب زمینی نیز با خشک کردن آن ها در آون اندازه گیری شد. با فرض اینکه کل حرارت منتقل شده از روغن به سطح خلال سیب زمینی برای حرارت دهی سیب زمینی و برای تبخیر آب استفاده می شود، ضریب انتقال حرارت جابجایی تخمین زده شد و تغییرات آن طی فرآیند بررسی شد. همچنین تغییرات جزء حرارتی مصرف شده برای تبخیر آب به صورت یک مدل تجربی نمایی بیان شد. نتایج نشان داد که ضریب انتقال حرارت در دماهای بالا به دلیل نرخ خروج رطوبت بیشتر و در نتیجه تلاطم زیاد روغن بیشتر است. حداکثر ضریب انتقال حرارت برای دمای 175، 160 و 145oC به ترتیب 943.68، 847.81 و 682.64 W/m2oC برآورد شد. برای دماهای کمتر جزء حرارتی مورد نیاز برای تکمیل فرآیند تبخیر بیشتر می باشد که این امر نیز نشان دهنده کمتر بودن ضریب انتقال حرارت جابجایی با کاهش دمای روغن می باشد.

تاکنون ضریب انتقال حرارت برای تعدادی از سیالات غیر نیوتنی در مخازن همزده با ترکیبهای مختلفی از مخزن و همزن بررسی شده است. کاربرد گسترده مخازن همزده در صنایع، کاربردهای ویژه ای از قبیل واکنش های پلیمری گرمازا، ساخت لاک های مختلف که نیاز به گرمایش دارند، گرمایش سیالات مختلف غیر نیوتنی بمنظور کاهش گرانروی یا اختلاط موثر آنها و غیره همگی نشان از اهمیت تعیین ضریب انتقال حرارت جابجایی در این مخازن با سیالات غیر نیوتنی دارند. در تحقیق حاضر با انتخاب مجموعه آزمایشگاهی مناسب شامل مخزنی دوجداره به همراه همزن از نوع توربینی زاویه دار با دور متغیر و سیستم های ابزار دقیقی جهت اندازه گیری دما در نقاط مختلف سعی شده است تا با تعیین این ضریب در شرایط عملیاتی مختلف رابطه ای تجربی برای یک سیال غیر نیوتنی ارایه گردد. با استفاده از گروه های بدون بعد Re، Pr و Vi سعی شده است تا پارامترهای موثر بر این ضریب از جمله تاثیر اختلاط، دما، گرانروی و.... مد نظر قرار گیرد. برای محلولهای زانتان رابطه نهایی به صورت Nu=0.935*Re0.62*Pr0.33*Vi1.82 در محدوده اعداد رینولدز 300 تا 66000 بدست آورده شده است. داده های محاسباتی این رابطه با داده های تجربی از انطباق 90.78% درصدی برخوردار هستند.

انتقال حرارت جابجایی آزاد از ردیف های عمودی و مایل استوانه های هم دمای افقی در هوا به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. بررسی تجربی توسط تداخل سنج ماک – زندر انجام گرفته و از کد عددی فلوئنت برای مطالعه عددی استفاده شده است. بررسی ها برای فاصله عمودی و افقی به ترتیب از 2 تا 5 و از 0 تا 2 برابر قطر استوانه ها انجام پذیرفته است. عدد رایلی بر اساس قطر استوانه از 103 تا 3×103 تغییر کرده است. اثر فاصله عمودی و افقی استوانه ها و عدد رایلی بر انتقال حرارت موضعی از هر استوانه مطالعه شده است. از نتایج بررسی ها دیده می شود که ضریب موضعی انتقال حرارت جابجایی برای هر استوانه شدیدا به موقعیت آن استوانه نسبت به دیگر استوانه ها بستگی دارد. این تغییرات ضریب انتقال حرارت موضعی توسط تاثیر مشخصه های سرعت و دمای توده هوای گرم توضیح داده می شوند. 

این مقاله شامل بررسی و مقایسه روش های محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی در محفظه احتراق و در نازل همگرا-واگرا می باشد. به این منظور، ابتدا تاریخچه ای از روش های مختلف محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی بیان شده و سپس جریان داخلی نازل به روش صریح مک-کورمک حل شده است. روش های بارتز، استانتون، پریکسورن و آدمی در بین روش های مطرح این حوزه انتخاب شده و با استفاده از CFD در نازل باتس (BATES) مقایسه شده است. در ادامه، در یک موتور سوخت جامد، با در نظر گرفتن پارامترهای جریان در محفظه موتور، ضریب انتقال حرارت جابجایی محاسبه و نشان داده شده که هر چه به سمت نازل حرکت شود، با افزایش سرعت، ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد. این بررسی نشان می دهد که ماکزیمم ضریب انتقال حرارت جابجایی در روش های تحلیلی در گلوگاه نازل اتفاق می افتد، در حالیکه آنالیز CFD نشان می دهد که حداکثر ضریب انتقال حرارت در بالادست نازل است. اگرچه CFD از دقت بالاتری برای محاسبه ضریب انتقال حرارت، نسبت به روش های تحلیلی، برخوردار است، اما نیازمند زمان محاسباتی بسیار است. بنابراین، در طراحی اولیه می توان از روش های تحلیلی به علت زمان محاسبات سریع استفاده نمود، به ویژه در گلوگاه. در نهایت، با بررسی انجام شده، نشان داده شد که راهکار ابتکاری ترکیب روش های آدمی و بارتز کمترین خطا را نسبت به CFD دارد.

یکی از مسائل کاربردی و مورد علاقه در علوم حرارت و سیالات، طراحی شکل سطح برای دستیابی به توزیع مطلوبی از یک متغیر جریان نظیر سرعت، فشار، دما یا شار حرارتی روی مرز است. حل چنین مسائلی با روش های تجربی یا نیمه تجربی مقرون به صرفه نبوده و با روش های تحلیلی نیز در اغلبِ مواردِ کاربردی امکان پذیر نیست. به همین دلیل الگوریتم های عددی متعددی برای حل مسائل طراحی شکل سطح توسعه داده شده است. در این الگوریتم ها معمولا یک شکل اولیه در فرآیندی محاسباتی اصلاح می شود تا توزیع سطحی مورد نظر بدست آید. الگوریتم های عددی برای حل مسائل طراحی شکل از سه ابزار تولید کننده شبکه، حلگر جریان و تغییر دهنده شکل استفاده می کنند. در اغلب الگوریتم های عددی، علاوه بر اینکه سه ابزار ذکر شده به صورت جدا از هم کار می کنند، تغییر دهنده شکل نیز مبتنی بر معادلات حاکم نیست. در این مقاله یک الگوریتم طراحی شکل جدید موسوم به الگوریتم طراحی مستقیم برای مسائل انتقال حرارت جابجایی داخلی ارائه می شود که در آن علاوه بر اینکه تولید شبکه، حل جریان و تغییر شکل به صورت همزمان انجام می شود، تغییر دهنده شکل نیز از معادله حاکم به دست آمده و شامل هیچ پارامتر مجهولی نیست. چند مساله مشتمل بر انتقال حرارت جابجایی که در آن ها به جای شکل مرز، توزیع شار حرارتی روی مرز معلوم است، با استفاده از الگوریتم پیشنهادی، حل شده است. نتایج بدست آمده حاکی از توانایی الگوریتم توسعه داده شده در حل مسائل طراحی شکل مشتمل بر انتقال حرارت جابجایی داخلی می باشد.