نام پژوهشگر: علی بهروان

بررسی عددی جریان و انتقال حرارت نانوسیال نانولوله کربنی/روغن ترانسفورماتور در لوله مستقیم و خمیده با استفاده از خواص آزمایشگاهی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه فردوسی مشهد - دانشکده مهندسی 1392
  علی بهروان   حمید نیازمند

یکی از کاربردهای صنعتی نانوسیالات، استفاده از آن ها در سیستم های انتقال برق و مخصوصاً در ترانسفورماتورها می باشد. روغن ترانسفورماتور دو وظیفه اساسی را بر عهده دارد، اول اینکه حرارت ایجاد شده در قسمت های برقدار ترانسفورماتور را به خارج منتقل کند و ثانیاً به عنوان عایق الکتریکی عمل نماید. پیش بینی می شود که اضافه کردن ذرات جامد معلق مانند نانوذرات نانولوله کربنی به سیالات مانند روغن ترانسفورماتور، باعث افزایش انتقال حرارت و خنک کنندگی بهتر گردد. این پژوهش به دو بخش مهم مطالعات آزمایشگاهی و مدل-سازی عددی تقسیم شده است. در بخش مطالعات آزمایشگاهی، نانوسیال نانولوله کربنی/روغن ترانسفورماتور در کسر حجمی های 0%، 0/0004 % و 0/0041 % ساخته شده است. اثرات پارامترهای مختلفی مانند دما و میزان کسر حجمی نانوذرات بر دو خاصیت ترموفیزیکی نانوسیال مانند ضریب هدایت و لزجت، به صورت تجربی بررسی شده است. نتایج در این بخش نشان دهنده افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوسیال با استفاده از نانوذرات نسبت به سیال پایه و افزایش اثر استفاده از نانوذرات با افزایش دما می باشد؛ همچنین لزجت نانوسیال عامل دار شده نسبت به سیال پایه تغییر چندانی نداشته ولی با افزایش دما، این پارامتر کاهش یافته است. در بخش مطالعات عددی، معادلات خواص ترموفیزیکی با استفاده از برازش خم بر روی داده های آزمایشگاهی، استخراج شده و در شبیه سازی جریان و انتقال حرارت نانوسیال در دو هندسه لوله مستقیم و خمیده °90 استفاده شده است. در این شبیه سازی، هر دو مدل تک فاز و دوفاز به کار گرفته شده اند. نتایج این شبیه سازی به صورت محاسبه ضرایب انتقال حرارت میانگین نانوسیال در هندسه های مختلف، کسر حجمی های مختلف نانوذرات و اعداد رینولدز مختلف انجام شده اند. نتایج بیانگر افزایش ضریب انتقال حرارت میانگین با استفاده از نانوذرات می باشد و در کسر حجمی بالاتر، این افزایش بیشتر خواهد بود. در حالت کلی با پیشروی در داخل لوله، ضریب انتقال حرارت کاهش می یابد ولی استفاده از هندسه خمیده باعث افزایش و بهبود ضریب انتقال حرارت شده است. همچنین نتایج بیانگر بیشتر بودن ضریب انتقال حرارت محاسبه شده در مدل دو فاز نسبت به مدل تک فاز است.