بررسی نظری، آزمایشگاهی و عددی مشخصه های انتقال حرارتی و هیدرودینامیکی نانوسیالات در جریان های مختلف

پایان نامه
چکیده

نانوسیال که عبارت است از پخش پایدار و یکنواخت ذرات در ابعاد نانو داخل سیال پایه، در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. خصوصیات حرارتی ویژه نانوسیالات، محققین زیادی را به بررسی میزان اثر آن ها بر بهبود مشخصه های انتقال حرارتی سیالات مرسوم، ترغیب نموده است. با وجود تلاش های زیاد در این زمینه، هنوز چالش های متعددی بر سر راه کاربرد انتقال حرارتی نانوسیالات وجود دارد، از جمله نحوه پایدار نمودن نانوسیالات، شناخت مکانیزم های انتقال حرارتی نانوسیالات و مدل سازی آن ها. در این پایان نامه به بررسی نظری، آزمایشگاهی و عددی مشخصه های انتقال حرارتی نانوسیالات مختلف پرداخته شده است. نانوسیالات cnt/آب و tio2/آب و ag/آب با غلظت ذرات مختلف ساخته شده و مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته اند. خصوصیات ترموفیزیکی این نانوسیالات شامل چگالی و لزجت دینامیکی اندازه گیری شده، و دستگاهی به منظور اندازه گیری ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات طراحی و ساخته شده است. علاوه براین، مدل سازی این خصوصیات ترموفیزیکی موثر، مورد توجه قرار گرفته و روابطی نیز برای آن ها ارایه شده است. انتقال حرارت جابجایی و افت فشار نانوسیالات tio2/آب و ag/آب، در جریان داخل یک لوله مستقیم تحت شرایط شار حرارتی دیواره ثابت به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده است. در بررسی های عددی، شبیه سازی جریان و انتقال حرارت نانوسیالات مختلف داخل لوله های مستقیم و خمیده و همچنین جریان بر روی یک مانع با در نظر گرفتن روش تک فاز انجام گرفته است. در انتها، ضریب هدایت حرارتی و ظرفیت حرارتی نانولوله های کربن به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته و مدلی بر اساس فرض محیط پیوسته برای این خصوصیات ارایه گردیده است. نتایج اندازه گیری خصوصیات ترموفیزیکی نشان داد که نانوذرات باعث بهبود خصوصیات انتقال حرارتی سیالات می شوند. افزایش کسر حجمی نانوذرات، افزایش لزجت دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات را به همراه دارد، در حالی که افزایش دما باعث کاهش لزجت دینامیکی و افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات می شود. همچنین، برای چگالی نانوسیالات می توان از رابطه کلاسیک موجود استفاده کرد، اما لزجت دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات مورد بررسی به کمک روابطی که دربرگیرنده پارامترهای موثر مختلفی مانند دما، کسر حجمی ذرات، قطر ذرات، خصوصیات ترموفیزیکی سیال پایه و ذرات و همچنین حرکات براونی ذرات هستند، مدل سازی شدند. نتایج حاضر نشان داد که افزایش ضریب هدایت حرارتی تنها دلیل و مکانیزم افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی در نانوسیالات نیست. در هر دو جریان داخلی و خارجی، غلظت، حرکات براونی و نسبت هندسی نانوذرات به همراه عدد رینولدز جریان، افزایش ضریب انتقال حرارت نانوسیالات را به همراه دارند در حالی که افزایش قطر نانوذرات تاثیر منفی بر انتقال حرارت دارد. همچنین مشخصه های انتقال حرارتی نانوسیالات به شدت تحت تاثیر نوع نانوذرات و سیال پایه می باشد. به طور کلی در جریان های داخلی روابط کلاسیک قادر به پیش گویی رفتار انتقال حرارتی نانوسیالات نمی باشد. اما توسعه مدل های مناسب برای خصوصیات ترموفیزیکی موثر بکار رفته در مدل های کلاسیک مذکور، توانایی این مدل ها را در مبحث نانوسیالات افزایش می دهد. همچنین با توجه به نتایج، در جریان های داخلی، بهبود خصوصیات انتقال حرارتی توسط نانوسیالات با افزایش قابل ملاحظه افت فشار همراه است که می تواند کاربرد نانوسیالات را با محدودیت مواجه کند.

۱۵ صفحه ی اول

برای دانلود 15 صفحه اول باید عضویت طلایی داشته باشید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

بررسی عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی جریان جت برخوردی نانوسیال آب- Al2O3 در چاه حرارتی صفحه- پینی

در این پژوهش، عملکرد هیدرودینامیکی و مشخصات انتقال‌حرارت نانو‌سیال آلومینا در چاه‌حرارتی  مینیاتوری صفحه-‌ پینی بصورت عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار‌گرفت. چاه حرارتی از جنس آلومینیوم با دستگاه CNC ساخته و در محفظه‌ی پلکسی‌گلاس تعبیه شد. شار حرارتی ثابت kW/m2 125 به کف چاه حرارتی وارد گردید. محدوده عدد رینولدز بین 9/156 و 25/589 می‌باشد. چاه حرارتی به صورت سه بعدی مدل شد و با حل ان...

متن کامل

پارامترهای هیدرودینامیکی جریان اطراف پایه‌ استوانه‌ای و بررسی عددی و تجربی آنها در حالت جریان آشفته

For investigation of natural phenomenon, numerical simulation has attracted considerable attention from many sciences in the engineering field. In this paper, the parameters of hydrodynamics around cylindrical structures in steady current (specially, vortex-shedding frequency which results oscillating lift force and also Reynolds number) have been described then flow regime around specified pil...

متن کامل

بررسی آزمایشگاهی تأثیر شکل، آرایش و مساحت صفحات نفوذناپذیر مستغرق بر مشخصه های جریان غلیظ

سابقه و هدف: امروزه احداث سدها یکی از مهمترین راهکارها برای ذخیره آب های سطحی می باشد. در مخازن سدها، جریان غلیظ معمولاً عامل انتقال و ته نشینی رسوبات است. اگر جریان غلیظ به طور کامل در مناطق میانی مخزن سد متوقف شود، مقدار رسوبگذاری در پای دیواره سد کاهش یافته و در نتیجه وظایف اصلی سد مختل نخواهد شد لذا مطالعه در خصوص شناخت دقیق این پدیده از اهمیت خاصی برخوردار است. یکی از روش های تغییر هیدرولیک...

متن کامل

Degenerate Four Wave Mixing in Photonic Crystal Fibers

In this study, Four Wave Mixing (FWM) characteristics in photonic crystal fibers are investigated. The effect of channel spacing, phase mismatching, and fiber length on FWM efficiency have been studied. The variation of idler frequency which obtained by this technique with pumping and signal wavelengths has been discussed. The effect of fiber dispersion has been taken into account; we obtain th...

متن کامل

مطالعه آزمایشگاهی اثر نسبت های مختلف احتراق همزمان گازوئیل-گاز طبیعی بر ویژگی های ظاهری و انتقال حرارتی شعله

در مشعل­های گازسوز صنعتی به دلیل وجود دماهای بالا انتقال گرمای تابشی مهم­ترین مکانیزم انتقال گرما از شعله بوده و سهم قابل توجهی از صدور حرارت باید توسط این روش صورت گیرد. این در حالی است که مشعل­های گازسوز به رغم استفاده فراوان در صنعت راندمان حرارتی مناسبی نداشته و این امر مشکلات اقتصادی و کیفی متعددی را ایجاد نموده است. در تحقیق حاضر تاثیر احتراق همزمان (هم سوزی) نسبت­های مختلف گازوئیل-گاز بر...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه فردوسی مشهد - دانشکده مهندسی

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023