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A comprehensive review on convective heat transfer of nanofluids in porous media: Energy-related and thermohydraulic characteristics
Applied Thermal Engineering ( IF 6.1 ) Pub Date : 2020-05-20 , DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115487
Mohammad Hemmat Esfe , Mehdi Bahiraei , Hamid Hajbarati , Majid Valadkhani

Convective heat transfer is one of the most important mechanisms of heat exchange in many of industrial devices, which covers a major part of energy-related topics. With providing large surface areas as well as intensification of flow mixing, porous media can enhance convective heat transfer in different applications. On the other hand, suspensions containing nanoparticles (i.e., nanofluids) considerably improve the thermal conductivity of liquids. Consequently, employing both nanofluids and porous materials can significantly increase the performance of various thermal equipment. In this article, the studies carried out on convection heat transfer of nanofluids in the problems involving porous media are reviewed. In this regard, three different convective heat transfer processes including natural, forced, and mixed convection mechanisms, are considered. In many of the geometries, an optimum nanoparticle concentration is observed in thermal systems. In three types of convection heat transfer, Nusselt number is enhanced by the increase of the Darcy number. In the free and mixed convection processes, the increment of the buoyancy force often reduces the heat transfer rate. In the natural convection, the Nusselt number has a reverse relationship to the porosity. In the case of using nanofluids in porous media, most of the studies have employed numerical or analytical approaches, and experimental investigations in this area are very sparse. In addition to studying the behavior of nanofluids in porous media, various flow regime models and heat transfer mechanisms are studied individually, which is missed in the open literature.



中文翻译:

纳米流体在多孔介质中的对流传热的综合综述:与能量有关的和热工水力特性

对流传热是许多工业设备中最重要的热交换机制之一,涉及能源相关主题的大部分。通过提供较大的表面积并增强流动混合,多孔介质可以增强不同应用中的对流传热。另一方面,含有纳米颗粒(即,纳米流体)的悬浮液大大提高了液体的导热性。因此,同时使用纳米流体和多孔材料可以显着提高各种热力设备的性能。在本文中,对涉及多孔介质问题的纳米流体对流传热的研究进行了综述。在这方面,三种不同的对流传热过程包括自然,强制和混合对流机制,被考虑。在许多几何形状中,在热系统中观察到最佳的纳米粒子浓度。在三种类型的对流换热中,达西数的增加会增强Nusselt数。在自由对流和混合对流过程中,浮力的增加通常会降低传热速率。在自然对流中,努塞尔数与孔隙率成反比。对于在多孔介质中使用纳米流体的情况,大多数研究都采用了数值或分析方法,并且该领域的实验研究非常稀疏。除了研究纳米流体在多孔介质中的行为外,还分别研究了各种流态模型和传热机理,这在公开文献中是缺失的。在热系统中观察到最佳的纳米颗粒浓度。在三种类型的对流换热中,达西数的增加会增强Nusselt数。在自由对流和混合对流过程中,浮力的增加通常会降低传热速率。在自然对流中,努塞尔数与孔隙率成反比。对于在多孔介质中使用纳米流体的情况,大多数研究都采用了数值或分析方法,并且该领域的实验研究非常稀疏。除了研究纳米流体在多孔介质中的行为外,还分别研究了各种流态模型和传热机理,这在公开文献中是缺失的。在热系统中观察到最佳的纳米颗粒浓度。在三种类型的对流换热中,达西数的增加会增强Nusselt数。在自由对流和混合对流过程中,浮力的增加通常会降低传热速率。在自然对流中,Nusselt数与孔隙率成反比关系。对于在多孔介质中使用纳米流体的情况,大多数研究都采用了数值或分析方法,并且该领域的实验研究非常稀疏。除了研究纳米流体在多孔介质中的行为外,还分别研究了各种流态模型和传热机理,这在公开文献中是缺失的。达西数的增加会增强Nusselt数。在自由对流和混合对流过程中,浮力的增加通常会降低传热速率。在自然对流中,努塞尔数与孔隙率成反比。对于在多孔介质中使用纳米流体的情况,大多数研究都采用了数值或分析方法,并且该领域的实验研究非常稀疏。除了研究纳米流体在多孔介质中的行为外,还分别研究了各种流态模型和传热机理,这在公开文献中是缺失的。达西数的增加会增强Nusselt数。在自由对流和混合对流过程中,浮力的增加通常会降低传热速率。在自然对流中,Nusselt数与孔隙率成反比关系。对于在多孔介质中使用纳米流体的情况,大多数研究都采用了数值或分析方法,并且该领域的实验研究非常稀疏。除了研究纳米流体在多孔介质中的行为外,还分别研究了各种流态模型和传热机理,这在公开文献中是缺失的。Nusselt数与孔隙率成反比。对于在多孔介质中使用纳米流体的情况,大多数研究都采用了数值或分析方法,并且该领域的实验研究非常稀疏。除了研究纳米流体在多孔介质中的行为外,还分别研究了各种流态模型和传热机理,这在公开文献中是缺失的。Nusselt数与孔隙率成反比。对于在多孔介质中使用纳米流体的情况,大多数研究都采用了数值或分析方法,并且该领域的实验研究非常稀疏。除了研究纳米流体在多孔介质中的行为外,还分别研究了各种流态模型和传热机理,这在公开文献中是缺失的。

更新日期:2020-06-27
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