Eine Zweites-Gesetz-Analyse zum Fluss eines PCM-basierten Nanofluids in einem Rohrbündelwärmetauscher: Eine experimentelle Studie für nachhaltige Energie

In der absehbaren Zukunft werden Wärmetauscher weiterhin eine wichtige Rolle im Umweltmanagement spielen und zahlreiche Anwendungen haben, ihre Geometrie war Gegenstand des Interesses vieler Forscher. Das Hauptziel dieser Forschung ist es, die thermische Leistung und exergetische Effizienz von Wärmetauschern mit einem neuen Typ von Nanofluids zu verbessern. In diesem Konzept wurde der Effekt der Zugabe von nanoverkapseltem Phasenwechselmaterial (NEPCM) zu Wasser und die Herstellung von NEPCM-Nanofluid zur Verbesserung des Wärmeaustausches in einem Rohrbündelwärmetauscher (STHE) experimentell untersucht. Nanokapseln wurden durch Miniemulsionspolymerisation synthetisiert, die als Kern ein Phasenwechselmaterial (PCM) und als Hüllmaterial Chitosan (GO/CS) enthielten. Nach der Synthese der Nanokapseln wurden Nanofluid mit verschiedenen Konzentrationen von NEPCM hergestellt und die Stabilität sowie die thermophysikalischen Eigenschaften der Nanofluide charakterisiert. In der anschließenden Phase wurde ein Test der thermischen und Exergieeffizienz am STHE unter Verwendung der Methode der Reaktionsoberfläche durchgeführt. Die Experimente wurden unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt; NPCM-Konzentration (φ), Eingangstemperatur (Tin) und Re-Zahl, um die Exergieeffizienz zu optimieren. Der optimale Wert von φ, Tin und Re-Eingang für maximale ɛ (73 %) wurde mit 10,55 %, 78,35 °C und 10365 bestimmt. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass das vorgeschlagene Nanofluid die Exergieeffizienz des thermischen Systems verbessern könnte. Es scheint, dass eine Kombination von NEPCM-Nanofluids eine bessere Kühlrate in den Wärmetauschern bietet und eine vielversprechende Alternative zu anderen Kühltechniken darstellen könnte.