纳米技术是一些研究人员正在使用的一种创新的被动方法。不同的纳米材料可用于太阳能应用，其中氧化铝引起了研究人员的注意。利用扭曲带可以产生漩涡并干扰边界层，因此这种技术是最广泛使用的一种来改善对流。

  在换热器设计中，很少有研究者关注第二定律效率。此外，近年来可再次生产的能源系统在各种应用领域得到了扩展。因此，本文描述了太阳能热交换器中纳米流体的火用和热分析。首先详细的介绍了氧化铝纳米颗粒的选择原因和特定的湍流模型，并对所使用的代码进行了验证。最后，研究了纳米颗粒体积分数、转数、直径比和入口速度对系统的㶲损失和性能的影响。

  在目前的手稿中，一个带有扭曲胶带插入的圆形管被焊接到一个矩形平板集热器上。收集器的所有尺寸如表1所示。管长2 m，管径0.025 m，管厚0.001 m。吸收器宽度为0.04 m，厚度为0.0015 m。这个系统能用来利用太阳能。图1给出了系统的三维视图以及尺寸和边界条件的详情信息。如图所示，速度入口和压力出口分别在x=0和x=L。

  此外，图2验证了带有纳米流体的平面管。如图4(a)所示，管道长度为2 m，直径为4.75 mm。工作流体为Al2O3-H2O纳米流体，浓度为0.03。管内受热通量均匀，恒热流密度为295w。出口和进口部分的边界类型为压力出口(pout1 / 1atm)和速度进口。在图4(b)中，将得到的结果即局部热对流系数与之前对Re¼6020湍流的研究结果作比较。目前的数据与Kim等[38]报道的结果有很好的一致性。图2给了我们对当前代码正确性的信心。

  图2 (a)模拟的全部几何细节;(b)在恒定热流密度条件下，用al2o3 -水纳米流体f /=3%和Re =6020对普通管进行验证。

  由于温度的降低，各截面的火用损失随N的增大而减小。二次流随着Re、N、D*的增大而增强。因此，提高这些参数能够大大减少火用损失。表面温度分布在工业上是一个很有效的点。如果温度高于材料的允许值，系统就会出现一些明显的异常问题。因此，地表温度曲线所示。随着二次流的增强，湍流混合增强，导致更大的传热。增加所有三个仔细检查的参数可以注意到这一观察结果。当进口速度增大时，会发生更大的对流流动，这一点导致表面温度降低。N和D*提供了相似的趋势并降低了温度。

  图4给出了几种情况下的火能损失、hII和Fx的行为估计，这一些状况说明了N和D*的行为。火用损失与熵产有必然的联系。因此，Xd随Re、N和D*的增加而减小。这个报告是由于这样的事实，每一个参数，促进对流流动，降低表面温度。Fx也有类似的报道。增大直径和转数会导致Fx减小。与其他两个参数相比，雷诺数对该因子的影响较小。hII随Re、N、D*的增加而提高。因此，选择直径大、转数大的涡轮增压机，其性能也会得到提高。

  当纳米颗粒分散时，热性能增加。再循环区域的换热效率将大幅度的提升。不同体积分数的纳米颗粒对火用损失和第二定律性能的影响如图5所示。这些类型的纳米颗粒。根据选择，其中提供了在太阳能应用中更实用的纳米颗粒。通过添加纳米粒子，由于粒子相互作用的增加，火用损失降低。利用纳米粒子导致热熵产生的减少。此外，不难发现随着纳米颗粒的分散，n增加。Re越大，不一样的hII差异越明显。MWCNT和TiO2的hII分别达到最大值和最小值。相反的报告被发现为能量损失。相对于较低的入口速度，较大的入口速度对第二定律性能的影响更大，入口速度的增加对第二定律性能的影响更大。

  本文用数值方法研究了在管道内插入螺旋带的太阳能集热器内的热损失和传热。al2o3 -水纳米流体因其更大的用途和更低的价格而被选择在太阳能应用中更常见的纳米流体中。此外，还比较了几种不同的纳米颗粒。由于粒子间相互作用的增强，纳米粒子的加入降低了火用损失。与以往的实验数据和数值数据来进行比较，结果具备比较好的精度，可以再一次进行选择最佳的湍流模型。选取Re、N和D*三个参数，用FVM来表示它们对火用损失和换热的影响。由于紊流混合的增加，Nu随所有细观参数的增加而增大。随着转数的增加，火用损失下降，而由于表面温度的降低，n升高。二次流随径比的增大而加剧，火用损失随径比的增大而减小。