مطالعه تجربی انتقال حرارت جابجایی نانوسیالات غیرنیوتنی درلوله مدور با اعمال شرایط مرزی متفاوت

دراین تحقیق رفتار رئولوژیکی و حرارتی نانوسیالات با سیال پایه غیرنیوتنی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته اند. از محلول 0/5 درصد وزنی کربوکسی متیل سلولز (cmc) درآب بدون یون به عنوان سیال پایه استفاده شده و نانوذراتγ -al2o3، cuo وtio2 برای تهیه نانوسیال به کار رفته اند. رفتار رئولوژیکی سیال پایه و نانوسیالاتγ -al2o3 در محدوده غلظت 1/5- 0/1 درصد حجمی و نانوسیالات cuo وtio2 در محدوده غلظت 4/0- 0/1 درصد حجمی و در بازه دمایی °c 50- 5 توسط یک رئومتر استوانه ای چرخشی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند سیال پایه و نانوسیالات در تمام غلظت ها و در محدوده دمای مورد آزمایش رفتار غیرنیوتنی شبه پلاستیک بروز می دهند. شاخص رفتار جریان نانوسیالات از سیال پایه کوچک تر است و با افزایش غلظت نانوذره کوچک تر می شود و در یک غلظت معین با افزایش دما افزایش می یابد. شاخص سازگاری نانوسیالات از سیال پایه بزرگ تر است و با افزایش دما کاهش پیدا می کند.ضریب هدایت حرارتی سیال پایه و نانوسیالات نیز در همان محدوده های ذکر شده غلظت و دما اندازه گیری شده اند. ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات تا غلظت 1/5درصد حجمی افزایش قابل ملاحظه ای نشان نمی دهد. اما ضرایب هدایت حرارتی نانوسیالات cuo وtio2 در غلظت های 3 و 4 درصد حجمی نسبت به سیال پایه افزایش بسیار زیادی نشان می دهند. ضریب انتقال حرارت جابجایی متوسط سیال پایه و نانوسیالات با غلظت های 1/5- 0/1 درصد حجمی درون لوله مدور مستقیم افقی با اعمال دو شرط مرزی دمای ثابت و شار حرارتی ثابت در دیواره در هر دو رژیم جریان آرام و درهم اندازه گیری شده اند. در همه موارد ضریب انتقال حرارت نانوسیالات نسبت به سیال پایه افزایش قابل ملاحظه ای نشان می دهد. ضریب انتقال حرارت متوسط نانوسیالات تابع عدد پکلت و غلظت نانوذره بوده و با افزایش هردو، افزایش پیدا می کند. افزایش ضریب انتقال حرارت نانوسیالات نسبت به سیال پایه با افزایش غلظت نانوذره افزایش پیدا می کند. دلایل افزایش ضریب انتقال حرارت نانوسیالات به طور مفصل مورد بحث قرار گرفته اند. در حالت شرط مرزی دمای ثابت دیواره افزایش ضریب انتقال حرارت جریان درهم از جریان آرام بزرگ تر است، اما در حالت شرط مرزی شار حرارتی ثابت تفاوت قابل ملاحظه ای مشاهده نمی شود. در یک عدد پکلت معین ضریب انتقال حرارت (و عدد ناسلت) نسبی نانوسیالات با افزایش غلظت نانوذره افزایش پیدا می کند، ولی در یک غلظت مشخص تابع عدد پکلت نیست، یعنی با افزایش عدد پکلت ضریب انتقال حرارت سیال پایه و نانوسیالات با یک نسبت افزایش می یابند. افزودن نانوذره به سیال پایه موجب افزایش ضریب انتقال حرارت محلی آن می شود و این افزایش با زیاد شدن غلظت نانوذره افزایش می یابد. نتایج مربوط به ضرایب انتقال حرارت محلی نشان دهنده افزایش طول ورودی نانوسیالات در مقایسه با سیال پایه می باشند. با انطباق معادله بر داده های حاصل از این تحقیق دو معادله تجربی برای پیش بینی ضریب انتقال حرارت متوسط نانوسیالات در جریان درهم با دو شرط مرزی متفاوت ارایه گردید