بررسی تجربی اختلاط و انتقال حرارت سیالات دوفازی غیرنیوتنی نانو و میکرو
Abstract
در دهه های اخیر به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی و مواد اولیه و با درنظر گرفتن مسایل اقتصادی و محیط زیست، تلاشهای فراوان برای ساخت دستگاههای با بازده بالای حرارتی شده است. یکی از موارد مورد مطالعه در صنایع مهندسی شیمی، نحوه حفاری چاهها و افزایش راندمان این سیستمهاست. در حفاری از گل های حفاری برای حمل ضایعات ناشی از حفاری و خنک کردن مته استفاده می شود. افزایش راندمان حمل ضایعات به بالا، توسط تغییر خواص رئولوژیکی سیال حامل از نیوتنی به هرشل بالکلی انجام می شود. در این پروژه تاثیر افزایش نانوذرات در بهبود انتقال حرارت جابجایی سیال هرشل بالکلی به صورت تجربی در جریان آرام مورد بررسی قرار گرفته است. این افزایش 14 تا 23 درصد ضریب انتقال حرارت جابجایی را افزایش می دهد. از آن جا که اختلاط اولیه نانوذرات با سیال پایه در کیفیت و راندمان عملکرد نانوسیال تولیدی تاثیر بسیار زیادی دارد، اختلاط دوفازی جامد مایع و عوامل موثر بر معلق شدن ذرات در سیال و میزان توان لازم جهت ایجاد شرایط معلق شدن کامل ذرات جامد در سیال های غیرنیوتنی به-صورت تجربی بررسی شده است. سرعت حدی اختلاط در مخزن بوسیله روش دنسیتومتری با اشعه گاما مورد ارزیابی قرار می گیرد. این روش جدیدی در اندازه گیری سرعت حدی اختلاط بوده و داری مقدار خطای ناچیزی است. نتایج آزمایشات بیانگر این مطلب است که سرعت حدی معلق شدن جامدات در این سیالات غیرنیوتنی بیش از آب است. آزمایشات اثر میزان جامد موجود در سیستم، فاصله پره از کف مخزن و ویسکوزیته را بر سرعت حدی مورد بررسی قرار داده است. آزمایشات نشان می دهد که سیالات ویسکوز دارای الگوی جریان متفاوت هستند و روابط معمول قادر به پیشگویی مقدار سرعت حدی آنها نیستند. همچنین مقدار جامد بیشتر به دلیل نیاز بیشتر انرژی به افزایش مقدار سرعت حدی منجر می شود.