توصيفگر ها :
نانوسيال هيبريدي , لزجت ديناميكي , ضريب هدايت گرمايي , اكسيد سيليسيم , نانولوله هاي كربني , چند جداره , آلومينا
چكيده فارسي :
چكيده
اغلب سيالاتي كه در زمينه انتقال حرارت استفاده ميشوند ضريب انتقال گرماي پاييني دارند. بنابراين استفاده از نانودرات به دليل دارا بودن ضريب انتقال گرمايي بالا، مي تواند باعث افزايش ضريب انتقال گرماي سيال گردد. نانوسيال هيبريدي يا تركيبي، نانوسيالي است كه از تركيب دو يا چند نانوذره در يك سيال پايه تشكيل شده است. در صورتي كه نوع ذرات به درستي انتخاب شده باشند، ميتوانند خصوصيات مثبت يكديگر را تقويت كنند. برخي از ويژگيهاي حرارتي نانوسيالات مانند هدايت حرارتي، گرماي ويژه، ويسكوزيته نقش اساسي برعملكرد نانوسيالات دارند. در نظر گرفتن ويژگيهاي حرارتي نانوسيال و پارامترهاي بهرهبرداري مانند دما، شرايط محيطي، نوع سيال مبنا، اندازه ذرات و غلظت حجمي ذرات براي رسيدن به به حداكثر راندمان امري ضروري است.
در اين تحقيق ضريب هدايت گرمايي ولزجت سه نانو سيال سيليسيم-آب، نانولوله كربني چند جداره-آب و همچنين نانو سيال هيبريدي سيليسيم-نانو لوله كربني چند جداره-آلومينا-آب نسبت به سيال پايه آب در كسر حجمي هاي 1/0تا5/0 در دماهاي 20تا60 درجه سلسيوس به صورت آزمايشگاهي بررسي شده است. ساخت نانوسيال با روش دو مرحله اي و از طريق تعليق نانوذرات اكسيد سيليسيم-نانولوله كربني چندجداره-آلومينا و با استفاده از امواج فراصوت بدست آمده است. قطر نانوذرات اكسيد سيليسيم در محدوده 11تا 13 نانومت، قطر نانولوله كربني چند جداره درمحدوده 20 تا 30 نانومتر و قطر نانو ذرات آلومينا در محدوده 10تا30مي باشند. پايداري نانوسيال با استفاده از آزمايش DLS و روش عكس برداري مورد ارزيابي قرار گرفت كه نتايج نشان دهنده كيفيت مطلوب نانوسيال هستند. ضريب هدايت گرمايي با استفاده از دستگاه KD2- Pro و با روش سيم داغ گذرا اندازه گيري شد. براي اندازه گيري لزجت ديناميكي از لزجت سنج برو كفيلد استفاده شد. در انتها دو مدل رياضي براي تخمين ضريب هدايت گرمايي نانوسيال مورد آزمايش پيشنهاد شده است. نتايج بدست آمده از مدلهاي ارائه شده سازگاري بسيار خوبي با مقادير آزمايشگاهي نشان مي دهند.
نتايج نشان مي دهد كه با افرايش دما لزجت كاهش و با افرايش كسر حجمي لزجت افزايش مي‌يابد و همچنين ضريب هدايت گرمايي با افزايش دما و كسر حجمي افزايش مي‌يابد كه بيشترين افزايش ضريب هدايت گرماي دركسرحجمي0/5درصد و دماي 60درجه سلسيوس داشتيم كه افزايش 38/7درصد نسبت به سيال پايه بوده است.
چكيده انگليسي :
Abstract
Most of the fluids used for heat transfer have low heat transfer coefficients (HTC). Accordingly, the use of nanoparticles (NPs) can increase their HTCs because NPs have high HTC. Hybrid or combined nanofluids (NFs) contain two or more NPs in a base fluid. If suitable NPs are used, they can improve each other’s positive properties. Some of the thermal properties of NFs such as thermal conductivity (TC), specific heat coefficient, and viscosity play the main role in their performance. It is necessary to take into account the thermal properties of the NFs and their operational parameters such as temperature, ambient conditions, the base fluid type, and the sizes and volume concentrations of the NPs to achieve maximum efficiency. This experimental research studied thermal conductivity coefficients (TCCs) and viscosity of silicon-water, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)-water and a hybrid silica-MWCNTs-alumina-water NFs and those of a water-based fluid at volume factions 0.1-0.5 and temperatures 20-60 ͦ C. The NFs were prepared using the two-stage method by suspending the silica oxide NPs, MWCNTs, and alumina in the base fluid, and using ultrasonic waves. The diameters of silica oxide NPs, MWCNTs, and alumina NPs were in the 11-13, 20-30, and 10-30 nm ranges, respectively. The stability of the NPs was evaluated using the DLS method and an imaging technique. The results indicated that the NFs had desirable quality. TCCs were measured using a KD2-Pro thermal analyzer and the transient hot-wire method, and a Brookfield viscometer was used to measure dynamic viscosity. Finally, two mathematical models were suggested for estimating the TCCs of the tested NFs. The results suggested that the present models fitted very well with the experimental values. The results also showed that by increasing the temperature, viscosity decreases. Also, viscosity increases at higher volume fractions. In addition, TCC increased at higher temperatures and volume fractions. The largest increase in TCC,7.38% larger than that of the water-based NF, was measured at a volume fraction of 0.5%, and the temperature was 60 ͦC.
