fraisasghar/CAD-and-Simulation-of-Swirled-Tube-Heat-Exchanger

🔥 Mô hình CFD bộ trao đổi nhiệt ống xoắn lưỡi với nanofluid thông minh

Một nghiên cứu đầy đủ từ CAD tới CFD của bộ trao đổi nhiệt đôi compact với ống trong xoắn lưỡi, dùng nanofluid hybrid Al₂O₃–CuO–CNT giải quyết trong COMSOL Multiphysics.

Dự án thực hiện thiết kế CAD bằng SolidWorks và mô phỏng CFD trong COMSOL Multiphysics cho một bộ trao đổi nhiệt đôi compact, trong đó ống trong mang dẫn nhiệt kiểu xoắn lưỡi thay vì trục thẳng truyền thống. Nanofluid hybrid Al₂O₃–CuO–CNT chảy qua ống xoắn lưỡi làm dòng nóng, truyền nhiệt qua thành thép với nước chảy ngược chiều trong khoảng vân hằng giới. Toàn bộ mô hình được giải như một bài toán truyền nhiệt kết hợp (conjugate heat transfer) ba chiều, ổn định, với mô hình RANS kèm turbulence k–ε chuẩn, liên kết với phương trình năng lượng trên cả hai miền chất lỏng và miền rắn bao quanh.

✨ Điểm nổi bật

• CAD bằng SolidWorks: mô hình 3D đầy đủ bộ lắp kèm 12 miền (domains).
• Mô phỏng COMSOL Multiphysics: giải bài toán truyền nhiệt kết hợp 3D ổn định.
• Lường turbulent k–ε RANS: mô phỏng chuyển động chất lỏng turbulent mà không dùng hệ số film giả định.
• Nanofluid hybrid Al₂O₃–CuO–CNT: chất lỏng làm mát cao hiệu suất cho dòng nóng.
• Xác thực bằng tính toán tay: mọi số liệu kết quả đều được kiểm chứng bởi công thức tính toán thủ công và hai phương pháp thiết kế nhiệt động độc lập.
• Hiệu suất cao: công suất truyền nhiệt 4.14 kW, hiệu suất (effectiveness) đạt 75.3%, dẫn xuất (conductance) 220 W/K.
• Giảm áp nhỏ: mất áp chỉ khoảng 2 Pa, lý tưởng cho hệ thống áp suất thấp.

💡 Vì sao đáng chú ý

Khác biệt với các bộ trao đổi nhiệt truyền thống sử dụng ống thẳng, thiết thiếp xoắn lưỡi tạo ra hiệu ứng quay (swirl) giúp tăng cường hỗn hợp và truyền nhiệt hiệu quả. Việc kết hợp nanofluid hybrid ba thành phần (Al₂O₃, CuO, CNT) còn nâng cao khả năng dẫn nhiệt của chất lỏng. Ngoài ra, toàn bộ mô hình không phụ thuộc vào hệ số truyền nhiệt film — mọi phần tử đều được giải chặt chẽ trong khung truyền nhiệt kết hợp, mang lại kết quả chính xác và khả thi kiểm chứng.

#CAD #CFD #COMSOL #HeatTransfer #Nanofluid #TiniX