بررسی تجربی جابجایی اجباری نانو سیالات در لوله حلزونی

در این پایان نامه افزایش انتقال حرارت و ضرایب انتقال حرارت در کویل حلزونی در اثر افزودن نانوذرات آلومینیوم و مس به سیال پایه (آب مقطر) به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها برای جریان آب (سیال پایه) و 2 نوع نانوسیال با غلظت های مختلف انجام شد. ضریب هدایت حرارتی این سیالات به صورت تجربی اندازه گیری شد و سایر خواص فیزیکی شامل دانسیته و ویسکوزیته با استفاده از مدل های ارائه شده محاسبه شده است. ضریب انتقال حرارت جابجایی با تغییر پارامترهای غلظت، دمای دیواره، عدد گراتز و نوع نانوسیال بررسی شده است. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات ضریب هدایت حرارتی، دانسیته و ویسکوزیته نانوسیالات را افزایش و گرمای ویژه آن ها را کاهش می دهد. ضریب هدایت حرارتی نانو سیال آب- مس بیشتر از نانوسیال آب- آلومینیوم است. که این امر تا حدودی به دلیل ضریب هدایت حرارتی بالاتر مس نسبت به آلومینیوم قابل پیش بینی بود. . در ادامه مقایسه ای بین داده های تجربی و مدل های ارائه شده برای محاسبه ضریب انتقال حرارتی هدایتی انجام شد. نتایج نشان داد که مدل های کلاسیک پیش بینی خوبی در مورد ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات ندارند ولی مدل های جدیدی که اثر پارامتر های شکل نانوذرات و دما را در نظر می گیرند نتایج قابل قبولی ارائه می دهند. در بخش انتقال حرارت جابجایی مشاهده شد که استفاده از جریان نانوسیال به جای سیال پایه به طور قابل توجهی ضریب انتقال حرارت را افزایش می دهد و افزایش دمای دیواره سبب می شود که سیال توانایی بیشتری برای کسب حرارت و درنتیجه انتقال حرارت پیدا کند که این خود موجب افزایش عدد ناسلت می شود. همچنین مشاهده شد که عدد ناسلت با افزایش عدد گراتز افزایش می یابد اگر چه جریان ثانویه در داخل کویل سبب نوسانی شدن عدد ناسلت می شود. با افزایش دما در غلظت بالا، شاهد کاهش نسبت عدد ناسلت به ازای افزایش عدد گراتز خواهیم بود. با استفاده از طراحی آماری مشاهده شد که اثر تداخلی غلظت بر روی پاسخ (عدد ناسلت) قابل توجه است و فاکتور تداخلی غلظت-دما بیشترین تاثیر را بر عدد ناسلت می گذارد.