بررسی تجربی کاربرد نانوسیال در مبدل صفحه ای کارخانجات صنایع شیر
Abstract
مبدل گرمایی صفحه ای مبدلی است که جهت پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون شیر در صنایع لبنی مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور بالا بردن توان انتقال حرارت آب به عنوان سیال گرم کننده در این مبدل های صفحه ای، نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و نانولوله های کربنی با اندازه کوچکتر از 50 نانومتر به آب اضافه گردیده است. در این پروژه روش دو مرحله ای برای تهیه نانوسیال های موردنظر به کار گرفته شده است. جهت تعیین ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت به عنوان دو پارامتر کلیدی در تعیین رفتار انتقال حرارت نانوسیال سیستم آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است که طی دو سیکل بسته مجزا برای سیال گرم و سرد، نانوسیال در حمام آب گرم شده و سپس نانوسیال با دمای بالاتر گرمایش را به سیال شیر با دمای پایین تر داده تا پاستوریزه شود و پس از سرد شدن هر دو سیال به مخزن باز می گردند. محدوده عدد رینولدز در طول آزمایش بین 60 تا 250 بوده و شرط مرزی دما ثابت برای حمام آب برقرار گردیده است. به طور کلی نتایج حاصل از این مطالعه نشان دهنده افزایش ضریب انتقال حرارت و عدد ناسلت آب خالص در اثر افزودن نانولوله های کربنی و نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با غلظت های وزنی کمتر از 1 درصد می باشد. با افزایش غلظت وزنی نانوذرات مذکور ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت هر دو افزایش یافته و مقدار این افزایش در اعداد پکلت بالاتر بیشتر است که بیانگر تاثیر بیشتر افزودن این نانوذرات در شدت جریان-های بالاتر می باشد. با افزایش عدد پکلت در غلظت وزنی ثابت نیز ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت روند افزایشی دارند. همچنین در اعداد پکلت مختلف نانوسیال آب / نانولوله های کربنی در مقایسه با نانوسیال آب / دی اکسید تیتانیوم افزایش بیشتری از خود نشان می دهد. افزایش انتقال حرارت سبب می گردد تا آب حرارت بیشتری را در زمان کمتر به شیر منتقل نماید و پاستوریزاسیون شیر سریعتر شده و دست یابی به میزان محصول بالاتر، پیش از رسوب گرفتگی صفحات مبدل که به تدریج و در طول زمان ایجاد می شوند آسان تر گردد.