Purpose Bearing performance characteristics, such as stiffness and load capacity, are related to the viscosity of the fluid circulating through the gap. Nanoparticle additives in lubricant are one way to enhance of the viscosity. This study aims to investigate the effect of nanoparticle additives on the thermohydrodynamic performance of journal bearing with different bearing parameters. Design/methodology/approach The temperature distribution is modeled using a three-dimensional energy equation. The velocity components are calculated on the pressure distribution governed by Dowson’s equation. Moreover, the heat transfer between the journal and lubricant is modeled with Fourier heat conduction equation. On the other hand, the viscosity equation is derived for Al2O3 nanoparticles as a function of the volume ratio and the temperature. An algorithm based on the finite difference method is developed, and a serial simulation is performed for different parameters and different volume ratio of nanoparticle. Findings With the increase in the nanoparticle volume ratio, the maximum temperature decreases for the lower clearance values, but the addition of the nanoparticle influence on the maximum temperature reverses when the clearance grows up. The nanoparticle additives increase further the maximum temperature for higher values of L/D ratios. Moreover, the effects of the nanoparticle additives on the pressure are stronger at high eccentricity ratios for all bearing parameters. Originality/value This paper provides valuable design parameters for journal bearing with lubricant containing the nanoparticle additives.
Effective cooling of industrial rollers has prime importance to prevent the quality degradation of the system and product. High temperature difference on the roller surface may result in thermal stresses and can cause deformations on roller surface and product. In order to prevent these deformations, cooling of an industrial roller by using swirling jets is investigated for different parameters numerically in this study. Effects of Reynolds number, surface heat flux and variation in inlet temperature of the fluid on the performance of an industrial roller are investigated in terms of temperature difference between inner and outer surface of the roller. ANSYS Fluent CFD program is used to simulate heat transfer and fluid flow in this numerical study. As a result, it is obtained that increasing Re number from 1000 to 1700 causes a decrease of 45.4% in the temperature difference between inner and outer surface of the roller. Increasing surface heat flux from 5000 to 12500 W/m2 has resulted in an increase of 149.4% in difference between inner and outer surface temperature. Increasing coolant fluid inlet temperature from 5 to 20°C has resulted in an increase of surface temperature but there is no significant change in heat transfer characteristics of the system. It is evaluated that the results of this study will contribute to design more effective cooled industrial roller.
Bu deneysel çalışmanın amacı, farklı parametrelerin gövde borulu ısı değiştiricisinde meydana gelen ısı transferine ve akış özelliklerine etkisini sayısal olarak incelemek ve deneysel olarak doğrulamaktır. Çalışmada kullanılan parametreler; sıcak akışkan Re sayısı, TiO2/H2O nanoakışkanın hacimsel konsantrasyonu ve nanoakışkan oluşturulmasında kullanılan nanoparçacık boyutudur. Çalışmanın sayısal sonuçları ANSYS Fluent Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği programını kullanılarak elde edilmiş ve deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Çalışmanın birinci aşamasında yapılan deneysel çalışmada; farklı Re sayılarının (Re=1000, 1500, 2000, 2200) gövde borulu ısı değiştiricisi etkinliğine olan etkisi incelenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında; sayısal sonuçlar deney sonuçları ile doğrulanmış ve farklı iki parametrenin (nanoakışkan hacimsel konsantrasyonu (%0,2, 0,4, 0,8, 1,6) ve nanoparçacık boyutu (Dp=5, 10, 20 40 nm) ısı değiştiricisi etkinliğine olan etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak; sıcak akışkan giriş sıcaklığı Tsıcak,giriş=50 ℃’de sabit iken Re sayısı Re=1000-2200 aralığında arttırıldığında ısı transfer etkinliğinde %6,15 azalma tespit edilmiştir. Sayısal olarak oluşturulan Dp=10 nm parçacık boyutlu TiO2/H2O nanoakışkanı için sabit giriş sıcaklığı (Tsıcak,giriş=50 ℃), sabit Re sayısında (Re=1000) nanoparçacık hacimsel konsantrasyonu φ=%0,2-1,6 aralığında arttırıldığında ısı transfer etkinliğinde %8 artış tespit edilmiştir. Nanoparçacık boyutunun etkisini incelemek için aynı şartlarda ve φ=0,2 hacimsel konsantrasyonda parçacık boyutu Dp=5-40 aralığında arttırıldığında ısı transfer etkinliğinde %1 azalma tespit edilmiştir. Bu çalışma sonucunda elde edilen veriler kullanılarak gelecekte, daha yüksek performanslı ısı değiştiricilerin tasarlanabileceği değerlendirilmiştir.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.