بررسی تجربی انتقال حرارت و افت فشار نانوسیال در جریان جابجایی اجباری درون یک لوله افقی

نانوسیال بوسیله معلق سازی پایدار نانوذرات در سیال پایه تولید می شود. در این پروژه انتقال حرارت جابجایی و افت فشار نانوسیالات آلومینا/آب و تیتانیا/آب درون یک لوله افقی به صورت تجربی بررسی شده است. به همین منظور، یک حلقه جریان برای انجام آزمایشات ساخته شده که شرط مرزی در نظر گرفته شده برای بخش آزمایش سیستم، شار حرارتی ثابت در جداره است. نانوذرات al2o3 با اندازه 40 نانومتر و همچنین نانوذرات tio2 با اندازه 15 نانومتر تهیه شده و با تعلیق پایدار در آب مقطر در غلظت های 0.1%، 0.5%، 1%، 1.5% و 2% نانوسیالات تولید شده اند. نتایج بررسی ها، بیانگر افزایش انتقال حرارت و عدد ناسلت با استفاده از نانوذرات در سیال پایه است و این بهبود در انتقال حرارت با افزایش غلظت حجمی افزایش می یابد. حداکثر افزایش عدد ناسلت برای نانوسیال آلومینا/آّب در 2% حجمی و در رینولدز 13500 در حدود 22% مشاهده می شود. این در حالی است که بیشترین افزایش برای نانوسیال تیتانیا/آّب در رینولدز 11800 تقریباً 8% می باشد. ضمناً حلقه جریان به گونه ای طراحی شده که اختلاف فشار دو سر جریان نانوسیال نیز با یک دستگاه اندازه گیر دیفرانسیلی فشار اندازه گیری می-شود. افت فشار اندازه گیری شده با استفاده از نانوسیالات تقریباً برابر با سیال پایه می باشد. همچنین این آزمایش برای آب به عنوان سیال پایه نیز انجام گردید و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شده است. علاوه بر این، داده های تجربی با نتایج حاصل از پیش بینی های انتقال حرارت و افت فشار تک فاز در جریان درهم مقایسه شده است. به طور کلی نتایج بررسی ها نشان از پیش بینی ضریب انتقال حرارت جابجایی و افت فشار نانوسیالات با دقت مناسب بوسیله معادلات تک فازی موجود دارد. این نتیجه به شرطی امکان پذیر است که از خواص اندازه گیری شده هدایت حرارتی و ویسکوزیته که وابسته به دما و غلظت نانوذرات هستند، در محاسبه پارامترهایی چون عدد رینولدز، پرانتل و ناسلت استفاده شود.