بررسی خواص رئولوژیکی نانومواد به کار رفته در سیستم های خنک کننده

نانوسیال ها مواد جدیدی شامل نانوذرات در سیال پایه هستند که شرایط مناسبی را برای بهبود عملکرد سیالات انتقال حرارت فراهم می کنند. بررسی رفتار رئولوژیکی علاوه بر درک ساختار نانوسیال ها، طراحی فرایند و کاربردهای نانوسیال ها را نیز تعیین می کند. این تحقیق از طریق آنالیزهای تجربی و تئوری به درک رفتار رئولوژیکی نانوسیال ها کمک می کند. بنابراین در این کار نانوسیال های مخلوط اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول در آب حاوی نانولوله های کربن کوتاه که با گروه های هیدروکسیل عامل دار شده در غلظت های حجمی 1/0، 3/0 و 8/0 درصد تهیه گردید. ماکزیمم افزایش هدایت حرارتی در دمای اتاق، برای نانوسیال eg/w-cnt در غلظت 8/0 تاحدود 86% رسیده است. طول کوتاه، میزان مستقیم بودن نانولوله ها را افزایش و اثرات هدایت حرارتی از طریق شعاعی را در آنها کاهش داده است که اثرات فصل مشترک جامد- مایع و نحوه آرایش نانولوله ها را در این نانوسیال های برجسته می کند. رفتار رئولوژیکی نانوسیالات در محدوده دمایی 0c5- تا 0c40 اندازهگیری و آنالیزهای تئوری برای ویسکوزیته برشی صفر ارائه شده است. نانوسیال ها ذرات لوله ای شکل به چهار محدوده رقیق، نیمه رقیق، نیمه غلیظ و غلیظ تقسیم می شوند. نتایج نشان می دهد رفتار جریان به غلظت، دما و ویسکوزیته سیال پایه وابسته است. در رژیم نیمه غلیظ رفتار غیرنیوتنی مشخص است که با افزایش ویسکوزیته سیال پایه محدوده دمایی آن افزایش می یابد البته افزایش ویسکوزیته سیال پایه رفتار غیرنیوتنی مشخصی را در رژیم نیمه رقیق ایجاد می کند. وجود توده ها نیز منجر به افزایش ویسکوزیته و رفتار رقیق برشی می شود. معادله k-d اصلاح شده برای توده های تقریباً با شعاع 4 برابر نانولوله های اولیه قادر به پیش بینی ویسکوزیته نانوسیال در محدوده نیمه غلیظ است که ویسکوزیته سیال پایه و نحوه پراکندگی نانوسیال میزان انحراف داده ها را با این معادله تعیین می کند. با استفاده از نمودار جریان بدست آمده ویسکوزیته برشی صفر محاسبه شده و تابعیت آن با غلظت در رژیم های مختلف به صورت تئوری بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که تابعیت آن با جزءحجمی همانند محدوده های نیوتنی است. از طرف دیگر مشخص است که ویسکوزیته برشی صفر به شدت تابع دماست. رفتار غیرنیوتنی نیز در دماهای مختلف با استفاده از مدل کراس برایm=1 مدل سازی شده است و پارامترها معادله در دماهای مختلف به دست آمده اند. مشخص شده است که ویسکوزیته در برش های بالا خیلی کوچکتر از ویسکوزیته نانوسیال می باشد و بنابراین می توان آن را نادیده گرفت.