Evaluation Of Thermophysical Properties, Friction Factor And Heat Transfer Of Alumina Nanofluid Flow In Tubes

nanofluid, Wongwises et al. (2009). 
 
Wongwises  et  al.  (2009)  found  that  the  heat  transfer  coefficient  of  nanofluid  increases 
with an increasing Reynolds number. They show that the 0.2% vol. TiO
2
/water nanofluid 
has a higher heat transfer coefficient than that of water by around approximately 6–11%. 

---

33 
 
For  0.2%  vol.  TiO
2
/water  nanofluid,  they  found  out  that  the  friction  factor  does  not 
change compared to that of water. This is attributed to the fact that the small addition of 
nanoparticles  in  the  liquid  does  not  change  the  flow  behavior  in  the  fluid  and  can  be 
treated as a single phase flow. 
Chandrasekar  et  al.  (2010)  investigated  the  friction  factor  and  heat  transfer  of 
Al
2
O
3
/water  nanofluid  flowing  through  a  uniformly  heated  horizontal  tube.  The  43  nm 
Al
2
O
3
  nanoparticles  were  prepared  from  an  aqueous  solution  of  aluminum  chloride  by 
microwave  assisted  chemical  precipitation  method.  Nanofluid  with  specified  volume 
concentration was prepared by ultra-sonication of the solution to get a stable Al
2
O
3
/water 
nanofluid. 
For the heat transfer measurement, Chandrasekar et al. (2010) built a test loop consisting 
of a reservoir, a peristaltic pump, cooling section, test section and a collecting station. A 
straight copper tube of 1200 mm in length and 4.85 mm in diameter was used as the test 
section. RTDs are placed along the test section for heat transfer measurements. Pressure 
ports are connected at the inlet and outlet to the test section to measure the pressure drop. 
For 0.1% volume fraction, they found out that the Nusselt number increased by 12.24% 
at 
Re
 = 2275 compared to distilled water. This increase in Nusselt number is attributed to 
mixing  effects  near  the  wall,  Brownian  motion  of  the  particles,  increased  thermal 
conductivity, particle migration and rearrangement, reduction in boundary layer thickness 
and  delay  in  boundary  layer  development.  For  0.1%  volume  concentration,  for  laminar 
flow they found no significant increase in the friction factor compared to distilled water. 

---

34 
 
The  reason  for  this  may  be  attributed  to  the  fact  that  the  nanofluid  has  a  low  volume 
concentration (around 0.1%) of nanoparticles.  
Hu  et  al.  (2009)  measured  the  convective  heat  transfer  and  pressure  drop  for  alumina 
water  and  zirconia-water  nanofluid  in  a  vertical  heated  tube.  Their  experimental  setup 
consisted of a flow loop made up of stainless steel tubing. The loop consisted of a gear 
pump to pump the fluid, a turbine meter for volumetric flow measurement; control valve, 
pressure  transducer,  and  a  heat  exchanger  to  cool  the  fluid  coming  out  from  the  test 
section (see Figure 2.8). The test section was kept vertical made up of stainless tube with 
an inner diameter of 4.5 mm and outer diameter of 6.4 mm and a length of 1.01 m. T-type 
thermocouples  were  cemented  along  the  length  of  the  test  section  and  two  T-type 
thermocouples  were  inserted  into  the  flow  channel  before  and  after  the  test  section  for 
bulk  fluid  temperature  measurement.  The  test  section  was  heated  with  a  DC  power 
supply. 
 

---

35