چاپ کردن این صفحه

بررسی عددي تاثیر تغییرات درصدکسر حجمی نانوسیال بر انتقال انرژي گرمایی از یک حفره زیگزاگی

چکیده

   ضریب هدایت گرمایی سیالات را به وسیله افزودن مقدار بسیار کمی از نانو ذرات فلزی یا نانوذرات اکسیدهای فلزی نظیر مس، آلومینا یا لوله های کربنی به سیال افزایش می دهند. ضریب جابجایی حرارتی عامل اصلی در کاربردهای گرمایش- سرمایشی جابجایی اجباری یا آزاد است و تقویت آن در نانو سیال به پارامترهایی نظیر غلظت حجمی ذرات، جنس ذرات، اندازه ذرات، شکل ذرات، دمای سیال پایه وافزودنی ها وابسته است. در واقع پس از آن بود که محققان زیادی جنبه های جالب و مختلف نانو سیالات از جمله ضریب هدایت حرارتی آن را که به طرز غیر عادی حتی در غلظت های کم نانو ذرات بسیار بالاست، مورد مطالعه و بررسی قرار دادند. با توجه به این مهم در این پژوهش به بررسی رفتار نانو سیال آب- اکسید مس در یک محفظه با دو دیواره عمودی زیگزاگی گرم، دو درپوش متحرك سرد پرداختته شد. باتوجه به نمودار و توضیحات ارائه شده در بخش نتایج، برای درصد کسر حجمی های مختلف

   0.04=ϕ= 0.1  ،  ϕ = 0.06 ، ϕ = 0.06 ، ϕ

   افزایش عدد ناسلت جریان را خواهیم داشت که باعث افزایش انتقال حرارت بواسطه دیواره سرد به محیط بیرون می شود. که این خود یکی از اهداف مهم این پژوهش بوده است. همچنین  میتوان اشاره کرد که با افزایش عدد رینولدز Re=300 ،200، 100 که اصلی ترین موئلفه موثر آن بر جریان، سرعت حرکت درپوش ها می باشد، تاثییر خود را در افزایش عدد ناسلت به ازای افزایش کسر حجمی نانوسیال در هر مرحله نشان می دهد.

 

 مقدمه

   امروزه با پیشرفت هایی که در زمینه مطالعه و استفاده از مواد در ابعاد نانو در بخش های مختلف از جمله انتقال حرارت و یا قابلیت دفع گرما (خنک سازی) صورت گرفته است، با اطمینان می توان گفت در آینده ای نه چندان دور علم نانو یکی از کاربردی ترین علوم در بخش های مختلف زندگی بشر خواهد بود. تجهیزات زیادی نظیر دستگاه های الکتریکی، پردازنده های کامپیوتری و سیستم های تولید انرژی که در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی کاربرد دارند، نیازمند سرمایش به منظور عملکرد بهتر می باشند.

   امروزه با افزایش بی سابقه بار و شار حرارتی در تجهیزات که ناشی از افزایش توان و کوچک شدن ابعاد می باشد، در واقع می توان گفت سرمایش به یکی از چالش های اساسی در صنایع تبدیل شده است. سرمایش به وسیله هوا، آب و روغن رایج ترین راه برای انتقال انرژی از طریق حرارت است اما شاید پایین تر بودن ضریب هدایت حرارتی آنها نسبت به فلزات دلیلی بر این بود که دانشمندان در پی این موضوع رفتند که راهی بیابند تا بتوان با بهره جستن از ترکیب مایع و
جامد به سطح بالایی از انتقال حرارت دست پیدا کنند و این گونه شد که برای اولین بار ماسودا و همکاران نخستین مشاهدات در خصوص افزایش ضریب هدایتی سیال در اثر استفاده از نانوذرات در مایعات را در سال 1993 گزارش دادند.

   چوی در سال 1995 در موسسه تحقیقاتی آرگونه در آمریکا، اولین کسی بود که از لفظ نانو سیال برای ترکیبات نانوذره در مایع استفاده کرد. او ادعا نمود چنین سیالاتی هم از نظر تهیه و هم از نظر خواص پایداری و انتقالی به دلیل بر هم کنش های بین ذرات و حرکت براونی و سطح بالا، در مقایسه با ترکیبات معمولی جامد-مایع و ماکروسیالات تفاوت زیادی دارند. ازتپ و ابوندا با استفاده از روش حجم محدود اثرات نانو ذرات و خاصیت شناوری را بر انتقال حرارت و جریان یک حفره مورد بررسی قرار دادند. آنها دریافتند که در محدوده ای از اعداد رایلی با افزایش کسر حجمی از نانو ذرات، ناسلت متوسط نیز افزایش خواهد یافت. امین ساداتی و قاسمی براي مطالعه عددي در زمینه انتقال حرارت جابجایی آزاد درون یک حفره حاوي نانوسیال همراه با یک منبع حرارتی در دیواره پایین و دیواره هاي مرزي دما ثابت به این نتیجه رسیدندکه پارامترهاي بی بعد شامل عدد رایلی، موقعیت و طول منبع حرارتی، همچنین کسر حجمی نانوذرات در سیال پایه باعث بهبود سرمایش می شود.

   ازتپ و داگتکین شبیه سازي جابجایی ترکیبی در یک محفظه با دیواره ي عمودي متحرك، با سرعت ثابت در جهت هاي مختلف حرکت مورد بررسی قرار دادند. از نتایج مهم این تحقیق، میزان قابل توجه انتقال حرارت در محفظه ها براي جهت هاي مختلف حرکت دیواره ها بود که نهایتا منجر به تعیین بهترین حالت به لحاظ میزان انتقال انرژي گرمایی شد.

اطلاعات تکميلي

  • نویسنده: مرتضی عبداللهی ، داود طغرایی ، احمدرضا عظیمیان
  • منبع: دومین همایش ملی انرژی، دیماه 1395