بررسی تجربی اثر افزودنی های نانو ذرات روی عملکرد حرارتی روغن ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها یکی از پرکاربردترین تجهیزات الکتریکی هستند که در بسیاری از صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. خنک کردن ترانس از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا علاوه بر طول عمر دستگاه بر عملکرد آن نیز موثر است. در ترانسفورماتورهای روغنی برای دفع حرارت ایجاد شده توسط سیم پیچ ها و سایر عوامل از روغن مخصوصی استفاده می شود.در این ترانس ها تمام تجهیزات داخلی در این روغن غوطه ور هستند. در سال های اخیر استفاده از نانو سیال برای بهبود انتقال حرارت در سیستم های مختلف گسترش زیادی یافته است.با توجه به اینکه ذرات جامد هدایت حرارتی بالایی نسبت به سیالات دارند، وجود آن ها داخل سیال باعث افزایش بازده حرارتی می شود. با وجود مطالعات انجام شده درباره انتقال حرارت جابجایی آزاد در کشور، تحقیق حاضر اولین تحقیق صورت گرفته در مورد اثر افزودن نانو ذرات به روغن ترانس بر انتقال حرارت آن از یک محفظه مستطیلی شکل با منبع حرارتی داخلی است. بعد از طراحی و ساخت سیستم آزمایشگاهی مشابه یک ترانسفورماتور، از دو نانو سیال اکسید آلومینیوم-روغن ترانس و اکسید سیلیسیوم-روغن ترانس برای انجام آزمایش استفاده شد. انتقال حرارت توسط سیال درون محفظه با محیط بیرون به صورت جابجایی آزاد انجام می گیرد. آزمایشات در چندین غلظت از نانو ذرات و شار حرارتی مختلف صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزودن نانو ذرات به سیال پایه روغن ترانسفورماتور به طور کلی باعث کاهش ضریب انتقال حرارت می شود و در نتیجه انتقال حرارت به صورت جابجایی آزاد کاهش می یابد. هر چه غلظت نانو ذرات بیشتر شود کاهش ضریب انتقال حرارت بیشتر می شود، همچنین با افزایش عدد ریلی در هر غلظت از نانو سیال ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش می یابد. در بین این دو نوع نانو ذره عملکرد نانو ذرات اکسید آلومینیوم بهتر از نانو ذرات اکسید سیلیسیوم بوده است یعنی در محدوده عدد ریلی مشابه ضریب انتقال حرارت نانو سیال آلومینا بیشتر از نانو سیال اکسید سیلیسیوم است. به عنوان مثال در غلظت wt% 0/8 و محدوده ریلی 7^10*3/1-7^10*2/1 ضریب انتقال حرارت برای نانو سیال آلومینا و اکسید سیلیسیوم نسبت به سیال پایه به ترتیب کاهش 8 درصدی و 10/4 درصدی داشته است. البته برای نانو سیال روغن- آلومینا در غلظت % 0/2 ضریب انتقال حرارت جابجایی نسبت به روغن خالص افزایش یافته و باعث بهبود انتقال حرارت جابجایی آزاد شده است. به طور مثال در محدوده ریلی 6^10*9-6^10*8 موجب افزایش 4/1 درصدی شده است.