در این پایان نامه از روش هیدروترمال برای تولید نانو ذرات tio2 استفاده شد. تامین شرایط فوق بحرانی، زمان مورد نیاز برای تولید نانو ذرات را تا حد چند دقیقه کاهش داده و استفاده از مخلوط آب- اتانول به عنوان حلال با افزایش بلورینگی محصول و در نهایت تولید نانو ذرات کروی tio2 با فاز بلوری آناتاز و اندازه قطر متوسط کمتر از 10 نانومتر همراه شد. علاوه بر این تاثیر شرایط عملیاتی بر روی بازده واکنش هیدروترمال و ویژگی های ذرات محصول نیز مورد بررسی قرار گرفت. از آن جا که در بسیاری از مطالعات پیشین ترکیب ذرات tio2 با مواد دیگری مانند هیدروکسی آپاتایت (hap) با اثرات جالبی هم چون افزایش خواص فتوکاتالیستی همراه بوده، در این تحقیق نیز سعی شد تا با استفاده از فرایندی جدید نانو ذرات tio2 محصول مراحل قبل با نانو ذرات hap ترکیب شود. بدین منظور از پایه پلیمری آلژینات سدیم استفاده شده و در نهایت گرانول های متخلخل hap/tio2 با قطر متوسط کمتر از 1 میلی متر و سطح ویژه 14/44، 15/98 و 16/2 متر مربع بر گرم تولید شدند. بررسی عمل کرد فتوکاتالیستی این گرانول ها در تجزیه رنگ متیلن بلو آخرین مبحث از مطالعات انجام شده در این تحقیق است که با اندازه گیری شدت تجزیه رنگ در حضور پرتوهای ماوراء بنفش انجام شد.

تبلور یکی از قدیمی ترین و مهم ترین فرایندهای عملیات واحد است که به صورت گسترده در صنایع شیمیایی نظیر خالص سازی، جدا سازی و یا دیگر مراحل تولید مورد استفاده قرار گرفته تا بلورهایی با کیفیت بسیار بالا تولید شوند. درکنار روش های گوناگون ایجاد فوق اشباعیت نظیر خنک کنندگی و تبخیر، افزودن ضد حلال به صورت مایع، گاز متراکم یا سیال فوق بحرانی به عنوان روش جایگزین در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش یک حلال ثانویه که به عنوان ضد حلال یا رسوب-دهنده شناخته می شود، به محلول اضافه شده و متعاقب آن انحلال پذیری حل شونده را در حلال اولیه کاهش داده و فوق اشباعیت ایجاد می گردد. در این تحقیق، سیستم تبلور ضدحلال فوق بحرانی شامل فنانترن به عنوان حل شونده، تولوئن به عنوان حلال اولیه و دی اکسیدکربن فوق بحرانی به عنوان ضد حلال در نظر گرفته شده است. در ابتدا با استفاده از داده های آزمایشگاهی موجود در منابع، رابطه ای تجربی برای میزان حلالیت فنانترن در سیستم دی اکسید کربن و تولوئن به دست آمده و بدین طریق رابطه ای بین میزان انحلال پذیری فنانترن برای تعیین فوق اشباعیت با تغییر در فشار سیستم (تزریق ضدحلال)، محاسبه شده است. سپس، مدل سازی سینتیکی مربوط به سیستم تبلور ضد حلال فوق بحرانی با استفاده از روش موازنه ی جمعیت صورت گرفته است. مدل های موازنه ی جمعیت که سینتیک های هسته زایی اولیه، هسته زایی ثانویه و رشد بلور را توصیف کرده در فرآیند تبلور ضد حلال فوق بحرانی و گازی نستباً پیچیده بوده و اغلب به صورت دیفرانسیل جزئی– انتگرالی می باشد. یک الگوریتم عددی قوی به صورت ترکیبی از روش های کرنک نیکلسون و لکس وندراف برای حل مدل موازنه ی جمعیت در این تحقیق در نظر گرفته شده است. الگوریتم شبیه سازی با تغییر در عوامل موثر فرایندی نظیر نرخ افزایش ضد حلال با ایجاد تغییر در فشار سیستم و نرخ فوق اشباعیت انجام شده است. شبیه سازی ها در دمای عملکرد ?c40 و تغییرات فشار بین 34/0 تا 63/5 مگاپاسکال انجام شده است. با محاسبه میزان فوق اشباعیت، میزان هسته زایی و رشد بلور، و نتیجتا توزیع اندازه ذرات و متوسط طول ذرات با انجام حل عددی برای معادله موازنه جمعیت به روش گسسته سازی تعیین گردیدند.

در این پایان نامه اثرات افزودن نانوذرات آلومینا، دی اکسید تیتانیم و اکسید مس روی افت فشار روغن توربوکمپرسور مورد بررسی قرار می گیرد. آزمایش تحت شار حرارتی ثابت و رژیم جریان آرام با محدوده رینولدز 900-300 انجام می شود. افت فشار نانوسیال با استفاده از فشارسنج دیفرانسیلی 9107- pm قرائت می شود. در این تحقیق تأثیر افزودنی های ذکر شده در درصدهای حجمی مختلف بر روی افت فشار روغن توربوکمپرسور بررسی می شود و نتایج حاصل با هم مقایسه می گردند. هم چنین اثرات تغییر دبی جریان و عدد رینولدز همراه با تغییرات درصد حجمی نانوذرات بررسی می شود. نتایج آزمایشگاهی بیانگر افزایش افت فشار نانوسیال با افزایش درصد حجمی نانوذرات و عدد رینولدز می باشد. در اعداد رینولدز و درصدهای حجمی پایین رشد افت فشار چندان زیاد نمی باشد و رشد زیاد افت فشار در درصدهای حجمی و اعداد رینولدز بالا می باشد. شاخص عملکرد نانوسیال با افزایش عدد رینولدز افزایش پیدا می کند ولی در اکثر درصدهای حجمی نانوذرات، با افزایش درصد حجمی نانوذرات کاهش می یابد. بیشترین افزایش افت فشار نانوسیال نسبت به روغن خالص را نانوسیال روغن- آلومینا دارا می باشد. کم ترین افزایش افت فشار نانوسیال نسبت به روغن خالص مربوط به نانوسیال روغن- دی اکسید تیتانیم می باشد. در بین سه نمونه نانوسیال، فقط برای نمونه روغن – آلومینا شاخص عملکرد کوچک تر از یک مشاهده می شود. بالاترین شاخص عملکرد مربوط به نانوسیال روغن – اکسید مس می باشد.

چکیده به منظور بالا بردن توان انتقال حرارت روغن توربوکمپرسور مورد استفاده در توربوکمپرسور های ایستگاه تقویت فشار گاز ذرات اکسید مس، دی اکسید تیتانیوم و آلومینا با اندازه کوچکتر از 50 نانومتر به روغن توربوکمپرسور افزوده گردیده است. با استفاده از روش دو مرحله ای نانوسیال های مختلفی با سیال پایه روغن توربوکمپرسور ایجاد گردیده است. از آنجا که ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت، دو پارامتر کلیدی در تعیین رفتار انتقال حرارت نانوسیال می باشند سیستم آزمایشگاهی مربوطه جهت اندازه گیری ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت، طراحی و ساخته شده است. رژیم جریان آرام و شرط مرزی فلاکس حرارتی ثابت برقرار گردیده است. به طور کلی نتایج حاصل از این مطالعه نشان دهنده افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت روغن خالص در اثر افزودن نانوذرات اکسید مس، دی اکسید تیتانیوم و آلومینا با غلظت های حجمی کمتر از 1 درصد می باشد. به گونه ای که با افزایش غلظت حجمی نانوذرات مذکور ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت، هر دو افزایش می یابند و میزان این افزایش در اعداد پکلت بالاتر، قوی تر می باشد که این موضوع بیانگر آن است که در شدت جریان های بالاتر نانوسیال، تأثیر افزودن نانوذرات اکسید مس، دی اکسید تیتانیوم و آلومینا بیشتر می شود. با افزایش عدد پکلت در غلظت حجمی ثابت، ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت هر سه سری نانوسیال روند افزایشی را از خود نشان می دهند. نانوذرات اکسید مس بیشترین افزایش را در عدد ناسلت روغن توربوکمپرسور ایجاد نموده اند به گونه ای که در عدد پکلت 300000 و غلظت حجمی 1 درصد نسبت عدد ناسلت نانوسیال به روغن توربوکمپرسور خالص 61/1 بوده است. در بیشتر اعداد پکلت و غلظت های حجمی، نانوسیال روغن/ آلومینا کمترین ضریب انتقال حرارت جابجایی را از خود نشان داده است. افزایش انتقال حرارت روغن توربوکمپرسور سبب می گردد تا روغن های مورد استفاده در توربوکمپرسورها حرارت بیشتری را از سطوح داغ و در حال حرکت منتقل نمایند و به این وسیله از آسیب های احتمالی وارده به سطوح توربوکمپرسور جلوگیری نمایند.

در این تحقیق یک مدل ریاضی از عملکرد راکتور غشائی لوله ای برای دی هیدروژناسیون سیکلوهگزان که در آن غشاء زئولیتی fau به کار رفته نشان داده شده است. سه نوع راکتور بستر ثابت، غشائی و هیبریدی در این تحقیق مطرح شده و عملکرد راکتورها در شرایط تبدیل سیکلوهگزان به محصول، مورد مطالعه قرار گرفته است. مشاهده شدکه میزان تبدیل راکتور غشایی بیشتر از راکتور هیبریدی و راکتور هیبریدی بیشتر از راکتور بسترثابت است. مطالعه شبیه سازی برای دو نوع شرایط خوراک، هیدروژن دار و بدون هیدروژن انجام شده است. تاثیرات جداسازی و افزودن هیدورژن به خوراک، تغییرات سرعت جریان گاز جاروب کننده و نسبت رقیق سازی در تبدیل سیکلوهگزان به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد حداکثر افزایش درصد تبدیل سیکلوهگزان درمقایسه با راکتوربستر ثابت، درراکتور غشایی دردمایk466 و درراکتورهیبریدی دردمایk481 می باشد و مقدار بهینه برای سرعت جریان گاز جاروب کننده (mol/s) 5-10× 5 /4 مشخص شد همچنین مشاهده شدکه میزان تبدیل بستگی کامل با جداسازی و افزودن هیدروژن به خوراک دارد و رقیق سازی خوراک با گاز بی اثر سبب افزایش درصد تبدیل می شود.

اسیدلاکتیک یک اسید آلی است که کاربردهای گسترده ای در صنایع غذایی، دارویی، چرم سازی و ... دارد و با روش شیمیایی و بیولوژیکی تولید می شود. در روش بیولوژیکی یا فرآیندهای تخمیری، اسیدلاکتیک توسط باکتری های مولد اسیدلاکتیک تولید می شود. در این پروژه اسیدلاکتیک در فرآیند تخمیر ناپیوسته از آب پنیر دپروتئینه و توسط باکتریهای لاکتوباسیلوس به عنوان باکتری مولد اسیدلاکتیک، تولید شد. به منظور بهینه سازی فرآیند، تاثیر منابع نیتروژنی مختلف بر بازدهی تولید اسیدلاکتیک یررسی شد. در طی این مطالعه منابع نیتروژنی مانند عصاره مخمر، سولفات آمونیوم، اوره و پپتون به منظور مقایسه و مشخص کردن موثر و کارآترین منبع نیتروژنی مختلف، مورد استفاده قرار گرفتند. عصاره مخمر بیشترین بازدهی را در تولید اسیدلاکتیک داشته است. همچنین غلظت لاکتوز با رقیق سازی آب پنیر مورد بررسی قرار گرفت و غلظت بهینه برای تولید اسیدلاکتیک به دست آمد. حداکثر اسیدلاکتیک تولید شده و بازدهی در محیط کشت حاوی gl-1 45 لاکتوز و gl-15 عصاره مخمر، به ترتیب gl-1 2/23 و 52/0 % بوده است. برای تولید اسیدلاکتیک در تخمیر بی هوازی، فرآیند در مدت زمان انکوباسیون 96 ساعت و بدون کنترل ph، انجام شد. دمای بهینه به منظور حداکثر رشد سلولی و تولید اسیدلاکتیکc ?32 و ph مناسب برای محیط رشد، در محدوده 5/6-6 تعیین گردید.

سیالات انتقال حرارت مرسوم نظیر آب و اتیلن گلایکول که به عنوان عامل خنک کننده در رادیاتور اتومبیل ها بکار می روند، دارای هدایت حرارتی نسبتا پایینی هستند. نانوسیال تکنولوژی جدیدی است که با افزودن مواد در ابعاد نانو به سیال پایه بدست می آید. این گروه جدید از سیالات می توانند به عنوان خنک کننده در رادیاتور اتومبیل ها استفاده شوند. در این مطالعه به بررسی تجربی نقش نانوسیال به عنوان سیال عامل خنک کننده رادیاتور اتومبیل پراید و تاثیر پارامترهای مختلف آن بر روی افت فشار و ضریب اصطکاک سیال داخل رادیاتور پرداخته شده است. نانوسیال مورد آزمایش شامل سیال پایه مخلوط 40/60 اتیلن گلایکول- آب و دو نوع از نانوذرات cuo و tio2 می باشد. آزمایشات در دبی های (l/min) 8-4 و اعداد رینولدز بین 2000 تا 8000 انجام شد. داده های مورد نیاز برای محاسبه افت فشار و ضریب اصطکاک در محدوده جریان متلاطم و درغلظت های 05/0 ، 1/0، 3/0، 5/0 و 8/0 درصد حجمی نانوذرات اکسید مس و غلظت های 1/0 ، 3/0، 5/0، 8/0 و 1 درصد حجمی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم اندازه گیری شدند. در این بررسی ها همچنین به اثر افزایش درصد غلظت نانوذرات بر افت فشار در سه دمای مختلف ورودی به رادیاتور پرداخته شده است. نتایج نشان دادند که حضور نانوذرات باعث افزایش افت فشار نانوسیال نسبت به سیال پایه خواهند شد و این روند صعودی با افزایش غلظت نانوذرات بیشتر می شود. در واقع افزایش کسر حجمی نانوذرات و کاهش دمای سیال ورودی به رادیاتور دو عاملی هستند که با افزایش لزجت نانوسیال، باعث افزایش افت فشار آن می شوند. مقایسه نتایج حاصل از آزمایشات برای دو نانوسیال بیانگر بیشتر بودن افت فشار و ضریب اصطکاک نانوسیال /cuo (eg/water) نسبت به نانوسیال /tio2 (eg/water) است. دلیل این امر را می توان در ابعاد و دانسیته نسبتا بالای نانوذرات اکسید مس نسبت به ذرات 20 نانومتری دی اکسید تیتانیوم بیان کرد. هم چنین پس از مقایسه مقادیر بدست آمده برای افت فشارمشاهده شد معادله عمومی افت فشار مبدل های پوسته و لوله که برای جریان تکفازی پیشنهاد شده، قادر به پیش بینی رفتار افت فشار نانوسیال در رادیاتور اتومبیل نیست و دلیل این مسئله آن است که عوامل دیگری در افزایش افت فشار نانوسیال تاثیر گذار هستند که در رابطه مربوطه در نظر گرفته نشده اند.

بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع و تجهیزات مختلف همواره مورد توجه محققین و مهندسین علوم حرارتی بوده است. تاکنون روش های مختلفی جهت بهبود انتقال حرارت مبدل های حرارتی و رادیاتورها پیشنهاد شده است. از طرفی با توجه به افزایش نیاز جوامع بشری به اتومبیل، بهبود کارایی موتورها و نیز کاهش وزن و ابعاد سیستم انتقال حرارت در وسایل نقلیه دارای اهمیت می باشد. با توجه به اینکه معمولاً سیال خنک کننده رادیاتور اتومبیل، مخلوط آب و اتیلن گلیکول می باشد که دارای خواص انتقال حرارتی نسبتاًً ضعیفی است در نتیجه نیاز به محیط های انتقال حرارت با خواص حرارتی بالاتر جهت افزایش راندمان انتقال گرما در رادیاتورها وجود دارد. از جمله روش های افزایش انتقال حرارت در رادیاتورها، کاربرد نانوسیالات می باشد. نانوسیال فناوری جدیدی است که با افزودن مواد جامد در ابعاد نانومتر به سیال پایه بدست می آید.این گروه جدید از سیالات می توانند به عنوان خنک کننده در رادیاتور اتومبیل ها استفاده شوند.

استفاده از نانو افزودنی های جامد در روغن های روانساز برای بهبود دادن خواص تریبولوژیکی و انتقال حرارتی از دستاورد های نوین در صنعت ساخت روانسازها می باشد. با توجه به تاثیر گذاری بالای خواص رئولوژیکی در شرایط کارکرد روانسازها ، تحلیل خواص رئولوژیکی ناشی از افزودن نانوذرات از پیچیدگی های رودرروی این حیطه می باشد. در این کار تاثیرات افزودن نانوذرات اکسید روی با قطر nm25 به روغن توربین روی خواص رئولوژیکی آن به صورت تجربی و تئوریک مورد بررسی قرار گرفت. روغن توربین در تجهیزات صنعتی مختلف از جمله توربوکمپرسورها کاربرد دارد. نانوسیال روغن توربین و نانوذرات جامد در بازه 1/0 تا 4 درصد وزنی نانوذرات ساخته شد و خواص رئولوژیکی نمونه ها در دماهای 0 تا °c60 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی حاکی از آن است که رفتار نانوسیال ساخته شده همانند روغن توربین از مدل بینگهام پلاستیک تبعیت می کند. ویسکوزیته نانوسیال به شدت متأثر از دما و غلظت نانوذرات می باشد. ویسکوزیته نسبی نانوسیال در غلظت های پایین تر از 2% وزنی مستقل از دما می باشد ولی در غلظت های بالاتر با افزایش دما کاهش اندکی از خود نشان می دهد. بررسی تنش تسلیم نسبی نانوسیال حاکی از تاثیرات متفاوت نانوذرات روی این پارامتر در غلظت های کم و زیاد دارد. در دماهای بالا و غلظت های پایین کاهش تنش تسلیم نسبی را شاهد هستیم در حالیکه با بالا رفتن غلظت نانو ذرات و پایین آمدن دما این اثر عکس می شود. تحلیل تئوریک نشان داد نانوذرات در داخل نانوسیال در تجمعاتی با اندازه حدودا چهار برابر اندازه نانوذرات اولیه حضور دارند. با استفاده از درصد حجمی تصحیح شده، رابطه کریگر و دروتی می تواند تغییرات ویسکوزیته نانوسیال بر حسب درصد حجمی نانوذرات را به خوبی پیش بینی کند.

در این پایان نامه انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال بر پایه روغن توربوکمپرسور به صورت آزمایشگاهی در یک دریچه مربعی شیب دار، با زاویه شیب 0 ، 45 و 90 درجه در ابعاد طول × عرض× ارتفاع، 10 × 10 × 10 بررسی شده است. نانوذرات مورد استفاده، اکسید مس، 60 نانومتر، دی اکسید تیتانیوم، 20 نانومتر و اکسید آاومینیوم، 20 نانومتر می باشد. نانوسیال های مورد نیاز در غلظت های 8/0، 5/0 و 2/0 درصد وزنی با پراکندن نانوذرات در روغن توربین 32، که از شرکت نفت بهران تهیه شده است، به وسیله دستگاه التراسونیک با توان 550 وات به صورت دو مرحله ای تهیه شده اند. سیستم آزمایشگاهی مورد استفاده، یک دریچه مربعی است، به طوریکه یکی از دیواره ها توسط جریان آب شهری در دمای ثابت سرد نگه داشته شده و دیواره مقابل آن توسط یک منبع حرارتی گرم می شود. دیوارهای سرد و گرم از جنس مس با ضخامت 2 میلی متر و بقیه دیواره ها از جنس فولاد با ضخامت 2 میلی متر می باشند. به منظور کاهش دادن افت حرارت از دیواره ها، کلیه دیواره ها توسط پتوی سرامیکی با ضخامت 50 میلی متر عایق شده است. نتایج به صورت تغییرات عدد ناسلت بر حسب عدد ریلی گزارش شده است. افزودن نانوذره به روغن، برای همه نانوسیال ها، باعث کاهش انتقال حرارت جابجایی آزاد شده است همچنین در نانوسیال های روغن/اکسید مس و روغن/اکسید آلومینیوم با افزایش غلظت نانوذره انتقال حرارت افزایش می یابد. ولی در مورد نانوسیال های روغن/ دی اکسید تیتانیوم افزایش غلظت نانوذرات باعث کاهش انتقال حرارت می شود. همچنین برای همه نانوسیال ها، افزایش شیب از 0 درجه، دیواره های سرد و گرم افقی، تا 90 درجه، دیواره های سرد و گرم عمودی، با عث افزایش انتقال حرارت جابجایی آزاد می شود. این مسئله در مورد سیال پایه برعکس می باشد، به طوریکه با افزایش شیب، انتقال حرارت کاهش می یابد.

سلول های فتوولتائیک متشکل از موادی نیمه هادی می باشند که انرژی پرتوهایی با طول موج کوتاه منتشر شده از خورشید را به طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل می کنند. به دلیل اینکه تمام امواج جذب شده انرژی لازم برای تولید الکتریسیته در سلولها را ندارند، در سلول ها تولید حرارت می شود. با توجه به معادله ی کلی دیود که رفتار یک سیستم ساده فتوولتائیک را بیان می کند، افزایش دما سبب کاهش ولتاژ مدار باز و در نتیجه کاهش بازده الکتریکی سیستم فتوولتائیک می شود. با افزودن سیستم بازیاب حرارت به واحد فتوولتائیک، می توان علاوه بر بازده الکتریکی، بازده کلی سیستم را که شامل بازده الکتریکی و حرارتی می شود، افزایش داد. این سیستم ها به واحدهای فتوولتائیک- حرارتی معروف هستند. ترکیب استفاده از بالانس انرژی و تحلیل های جریان سیال، امکان پیش بینی رفتار دینامیکی یک سیستم فتوولتائیک- حرارتی را تحت تحریک های خارجی، مانند تغییرات آب و هوایی، میزان مصرف سیال و شرایط ساخت واحد، می دهد. به این منظور تحلیلی جامع، شامل بالانس معادلات انرژی برای اجزای مختلف در سیستم بازیاب حرارت و واحد فتوولتائیک در یک سیستم فتوولتائیک- حرارتی انجام شده است. در این تحقیق به عنوان ایده ای بدیع، اثر تغییر سیال خنک کننده ی واحد فتوولتائیک از آب مقطر به نانوسیال، در بازده حرارتی (از لحاظ انرژی و اگزرژی) و الکتریکی به صورت آزمایشگاهی، با طراحی و ساخت تمامی اجزای یک واحد فتوولتائیک- حرارتی، مورد بررسی قرار گرفته است. سیالهای مورد استفاده در این آزمایش، آب مقطر خالص و نانوسیال سیلیکا با سیال پایه ی آب مقطر در غلظت های 4/0درصد و 2/1درصد حجمی می باشد. به منظور بررسی صحت انجام آزمایش ها تحلیلی جامع از عدم قطعیت سیستم آزمایشگاهی صورت گرفته است. نتایج تحلیل عدم قطعیت ها نشان از دقت کافی در انجام آزمایش دارد. با تبدیل انرژی الکتریکی واحد فتوولتائیک به انرژی حرارتی معادل، میانگین افزایش 6/3 درصدی بازده کل انرژی با استفاده از آب مقطر/ نانوسیلیکا %4/0حجمی، نسبت به استفاده آب مقطر خالص و میانگین افزایش 9/7 درصدی بازده انرژی کل با استفاده از آب مقطر/ نانوسیلیکا %2/1حجمی، نسبت به استفاده از آب مقطر خالص در کلکتور واحد فتوولتائیک- حرارتی مشاهده می شود. در بازده حرارتی واحد فتوولتائیک- حرارتی با افزایش غلظت سیال به 4/0درصد و 2/1درصد به ترتیب میانگین افزایش بازدهی 6/7 درصد و 8/12 درصد نسبت به آب مقطر خالص مشاهده می شود. با افزودن کلکتور حرارتی به واحد فتوولتائیک با سیال عامل آب مقطر، شاهد افزایش 36/19واحد اگزرژی، و برای نانوسیلیکا/آب مقطر با غلظت های 4/0درصد حجمی و 2/1درصد حجمی به ترتیب 61/22 و 31/24 واحد اگزرژی کل سیستم، به ازای واحد سطح کلکتور می باشیم. همچنین شبیه سازی سیستم آزمایشگاهی توسط نرم افزار trnsys صورت گرفته است و نتایج اولیه ی آن، شامل پیش بینی دمای سطح واحد فتوولتائیک، دمای خروجی سیال از کلکتور و نیز توان الکتریکی و حرارتی خروجی از کلکتور در مقایسه با کار آزمایشگاهی ارائه شده است.

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.

ترموسیفون دوفازی بسته به عنوان یکی از انواع لوله های حرارتی به منظور انتقال حرارت به کار می رود. درون این وسیله، که شامل یک لوله دو سر بسته تحت خلأ است با مقدار معینی از یک سیال عامل پر می شود. یک ترموسیفون دوفازی بسته در حالت معمول از سه بخش تبخیرکننده، آدیاباتیک و چگالنده تشکیل شده است و از نیروی جاذبه برای بازگرداندن فیلم مایع از قسمت چگالنده به تبخیرکننده استفاده می کند. از نانوسیال به عنوان محیط انتقال حرارت در ترموسیفون می توان استفاده کرد. نانوسیال ها سوسپانسیون های پایداری از ذرات جامد در ابعاد نانو در یک سیال پایه می باشند که پتانسیل زیادی در افزایش انتقال حرارت از خود نشان داده اند. در این پژوهش، تأثیر نوع و غلظت فعال کننده سطحی روی انتقال حرارت نانوسیال آب/mwcnt در یک ترموسیفون بسته دوفازی مورد بررسی قرار گرفت. به دلیل جاذبه واندروالسی قوی، نانولوله های کربنی تمایل به تشکیل کلوخه در سیال پایه دارند. به همین منظور، سه نوع فعال کننده سطحی مختلف ga، sds و ctab در دو غلظت وزنی %25/0 و %5/0 برای تهیه نانوسیال با غلظت های وزنی %25/0 ، %5/0 و %1 از mwcnt به کار رفت. همچنین جهت بررسی پایداری نانوسیال از تست پتانسیل zeta استفاده شد. بازده حرارتی، مقاومت حرارتی و عدد ناسلت برای بررسی عملکرد حرارتی ترموسیفون دوفازی بسته بدست آمدند. ملاحظه شد که با افزایش غلظت mwcnt و توان ورودی، بازده حرارتی افزایش می یابد. البته برای نانوسیالات حاوی %5/0 و %1 وزنی از نانولوله کربنی این روند تا توان ورودی w90 مشاهده می شود. همچنین مقاومت حرارتی ترموسیفون با افزایش غلظت نانولوله کربنی و توان ورودی، کاهش پیدا کرد. به طوریکه برای تمام نمونه های نانوسیال تهیه شده، کمترین مقاومت حرارتی در غلظت %1 وزنی mwcnt و در توان ورودی w150 به دست آمد. علاوه بر این، افزایش توان ورودی و غلظت نانولوله کربنی به ترتیب موجب افزایش و کاهش عدد ناسلت ترموسیفون گردید. لازم به ذکر است که برای نانوسیال های حاوی %25/0، %5/0 و %1 وزنی mwcnt، به ترتیب با استفاده از %25/0، %5/0 و %5/0 وزنی فعال کننده سطحی، نتایج نسبتا بهتری به دست آمدند. همچنین، تمام نمونه های نانوسیال تهیه شده عملکرد حرارتی بهتری در مقایسه با آب خاص داشتند. به طور کلی، نانوسیال های پایدار شده با فعال کننده سطحی ga، عملکرد حرارتی نسبتا بهتری نشان دادند. به طوریکه بیشترین بازده حرارتی برابر با %41/92، در نانوسیال حاوی %1 وزنی mwcnt و %5/0 وزنی ga در توان ورودی w90 به دست آمد. این در حالی است که عملکرد ga، در مقایسه با sds و ctab در پایدارسازی سوسپانسیون با توجه به نتایج تست پتانسیل zeta ضعیف تر بود. بنابراین می توان گفت که ممکن است پایدارترین نانوسیال الزاما بهترین عملکرد حرارتی را نداشته باشد.

پدیده جریان دو فازی که همواره به طور گسترده مورد توجه دانشمندان و پژوهشگران کثیری بوده را می توان در مخلوط های جریانی مایعات و گازها (یا مایعات و بخارها) که عموماً در درون لوله ها، کانال ها و تجهیزات صنعتی به کرات اتفاق می افتد، مشاهده کرد. از این رو پیش بینی صحیح پارامترهایی چون افت فشار، ضریب انتقال حرارت که از این نوع جریان تاثیر می پذیرند، حائز اهمیت خواهد بود. به دلیل پیچیدگی هایی که در ماهیت این نوع جریان دیده می شود، روابطی (اعم از تئوری و تجربی) که بتوان به صورت دقیق مقادیر این افت فشار را پیش بینی نماید وجود نداشته و حتی در پاره ای از مواقع خطای حاصله از آن ها به حدود 100% نیز خواهد رسید. در این پژوهش به بررسی مقادیر افت فشار ایجاد شده در طی فرآیند جوشش در جریان با نانوسیال اکسید نیکل (nio) پرداخت شده است. دلیل اصلی از طراحی و ساخت این دستگاه آزمایشی کسب مقادیر دقیق افت فشار در جریان دو فازی و تاثیری که این نانو ذره بر روی این پارامتر بر جای می گذارد، می باشد. به طور خلاصه درمورد نتایج بدست آمده از این دستگاه می توان گفت که ماکزیمم افزایش افت فشار اصطکاکی در هر آزمایش مربوط به بیشترین درصد وزنی نانوذرات یعنی 5/0% می باشد. با افزایش کسر جرمی نانوذرات تا درصد 5/0% وزنی، افت فشار اصطکاکی تا 7/13% افزایش یافت. شایان ذکر است که این مقدار ماکزیمم در فلاکس جرمی 150 اتفاق می افتد. کلمات کلیدی: نانوسیال، افت فشار، جریان دوفازی، اکسید نیکل، جوشش در جریان

در میان روش های انتقال حرارت ، جوشش جریانی دارای بالاترین راندمان حرارتی است و کاربردهای صنعتی گسترده ای را دارا می باشد . همچنین نتایج برخی از مطالعات جوشش استخری بیانگر بهبود ضریب انتقال حرارت نانوسیال می باشد . بنابر این ترکیب ویژگی های جوشش جریانی و استفاده از نانوسیالات که نسل آینده سیالات مبادله کننده حرارت می باشند، جذاب به نظر می رسد. از آنجایی که ضریب انتقال حرارت پارامتر کلیدی در تعیین رفتار انتقال حرارت نانوسیال می باشد ، یک سیستم آزمایشگاهی جهت اندازه گیری ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال ، طراحی و ساخته گردید . در این مطالعه از نانوسیال اکسید نیکل/آب به دلیل اثرات خوردگی اندکی آن استفاده گردید . هدف این مطالعه بررسی ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال نیکل اکسید/آب درون یک لوله افقی و بررسی اثر غلظت نانوذره ، شار جرمی و کیفیت بخار ورودی بر روی آن می باشد . برای این منظور آزمایشات در سه شار جرمی متفاوت ، سه غلظت متفاوت نانوذره و در کیفیت های بخار متوسط بین 15/0 تا 65/0 صورت گرفت . به طور کلی نتایج حاصل از این مطالعه ، نشان دهنده افزایش ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی آب درون یک لوله افقی در اثر افزودن نانوذرات اکسید نیکل با غلظت های جرمی کمتر از 1 درصد می باشد . نتایج مطالعه نشان می دهد که درکلیه شارهای جرمی مورد آزمایش و در غلظت ثابت با افزایش کیفیت بخار، ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال نیز زیاد می شود . همچنین در کلیه شارهای جرمی مورد آزمایش و در کیفیت بخار ثابت با افزایش غلظت نانوذرات ، مقدار ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال افزایش می یابد .درباره اثر شار جرمی نیز مشاهده گردید که در غلظت و نیز کیفیت بخار ثابت ، با افزایش شار جرمی ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال افزایش می یابد . در کلیه شارهای جرمی مورد آزمایش ، بالاترین نسبت ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال به سیال پایه در بالاترین غلظت جرمی و در بالاترین کیفیت بخار مورد آزمایش ، مشاهده گردید . این نسبت بهبود در سه شار جرمی مورد استفاده (150 ، 200 و kg/m2.s 250) به ترتیب عبارت است از 2/19% ، 9/16% و 8/17% . به عبارت دیگر این آزمایشات نشان داد که استفاده از نانوسیال نیکل اکسید/آب سبب حداکثر بهبود ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی به میزان 2/19% می گردد . محدوده نسبت ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال به سیال پایه ، با افزایش شار جرمی کاهش نشان می داد ، به گونه ای که شار جرمی kg/m2.s 150 (کوچکترین شار جرمی مورد بررسی) دارای بزرگترین محدوده نسبت ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال به سیال پایه بود . افزایش ضریب انتقال حرارت سبب می گردد تا نانوسیال مورد استفاده ، حرارت بیشتری را از سطوح داغ منتقل نماید و به این وسیله از آسیب های احتمالی به قسمت هایی که دارای شارهای حرارتی بسیار بالایی هستند ، جلوگیری گردد و محدوده عملیات ایمن آنها افزایش یابد . همچنین افزایش ضریب انتقال حرارت جوشش سبب کاهش اندازه سیستم انتقال حرارت و در نتیجه کاهش هزینه ها می گردد .

در دهه های اخیر به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی و مواد اولیه و با درنظر گرفتن مسایل اقتصادی و محیط زیست، تلاشهای فراوان برای ساخت دستگاههای با بازده بالای حرارتی شده است. یکی از موارد مورد مطالعه در صنایع مهندسی شیمی، نحوه حفاری چاهها و افزایش راندمان این سیستمهاست. در حفاری از گل های حفاری برای حمل ضایعات ناشی از حفاری و خنک کردن مته استفاده می شود. افزایش راندمان حمل ضایعات به بالا، توسط تغییر خواص رئولوژیکی سیال حامل از نیوتنی به هرشل بالکلی انجام می شود. در این پروژه تاثیر افزایش نانوذرات در بهبود انتقال حرارت جابجایی سیال هرشل بالکلی به صورت تجربی در جریان آرام مورد بررسی قرار گرفته است. این افزایش 14 تا 23 درصد ضریب انتقال حرارت جابجایی را افزایش می دهد. از آن جا که اختلاط اولیه نانوذرات با سیال پایه در کیفیت و راندمان عملکرد نانوسیال تولیدی تاثیر بسیار زیادی دارد، اختلاط دوفازی جامد مایع و عوامل موثر بر معلق شدن ذرات در سیال و میزان توان لازم جهت ایجاد شرایط معلق شدن کامل ذرات جامد در سیال های غیرنیوتنی به-صورت تجربی بررسی شده است. سرعت حدی اختلاط در مخزن بوسیله روش دنسیتومتری با اشعه گاما مورد ارزیابی قرار می گیرد. این روش جدیدی در اندازه گیری سرعت حدی اختلاط بوده و داری مقدار خطای ناچیزی است. نتایج آزمایشات بیانگر این مطلب است که سرعت حدی معلق شدن جامدات در این سیالات غیرنیوتنی بیش از آب است. آزمایشات اثر میزان جامد موجود در سیستم، فاصله پره از کف مخزن و ویسکوزیته را بر سرعت حدی مورد بررسی قرار داده است. آزمایشات نشان می دهد که سیالات ویسکوز دارای الگوی جریان متفاوت هستند و روابط معمول قادر به پیشگویی مقدار سرعت حدی آنها نیستند. همچنین مقدار جامد بیشتر به دلیل نیاز بیشتر انرژی به افزایش مقدار سرعت حدی منجر می شود.

ترموسیفون دوفازی بسته به عنوان یکی از انواع لوله های حرارتی به منظور انتقال حرارت به کار می رود. درون این وسیله، که شامل یک لوله دو سر بسته تحت خلأ است با مقدار معینی از یک سیال عامل پر می شود. یک ترموسیفون دوفازی بسته در حالت معمول از سه بخش تبخیرکننده، آدیاباتیک و چگالنده تشکیل شده است و از نیروی جاذبه برای بازگرداندن فیلم مایع از قسمت چگالنده به تبخیرکننده استفاده می کند. از نانوسیال به عنوان محیط انتقال حرارت در ترموسیفون می توان استفاده کرد. نانوسیال ها سوسپانسیون های پایداری از ذرات جامد در ابعاد نانو در یک سیال پایه می باشند که پتانسیل زیادی در افزایش انتقال حرارت از خود نشان داده اند. امروزه برای سنتزنانوسیالات به کمک نانو لوله های کربنی، ازروش عامل دارکردن کووالانسی استفاده می شود.درروش عامل دار کردن کووالانسی معمولا ازگروه های cooh به عنوان پایه ای برای نشاندن سایر گروه ها استفاده می شود.معمولا اضافه کردن این گروه های عاملی به کمک اکسنده های قوی صورت می گیرد.این اکسنده ازیک طرف باعث تخریب ساختار اصلی نانولوله ها و کاهش خواص آنها و از سمت دیگرباعث بهبود سوسپانسیون پذیری آنها می شوند. بر همین اساس در این پژوهش اثراسیدهای مختلف برروی بازده حرارتی نانو سیالات دریک ترموسیفون بسته دوفازی مورد بررسی قرارگرفته است. به کمک دستگاه های تعیین مشخصات ومورفولوژی همزمان تغییرات ساختار و درجه عامل دارشدن با استفاده از میکروسکوپ الکترون عبوری(tem) و آنالیز وزن سنجی حرارتی(tga) مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که اکسنده های قوی با تهیه گروه های عاملی بیشتر برروی ساختار، باعث افزایش خاصیت پراکندگی می شوند. به عبارت دیگرهرچه گروه های cooh موجود بر روی نانولوله ها بیشترگردد بازده حرارتی ترموسیفون نیزبالاتر می رود. بازده و مقاومت از جمله خصوصیات انتقال حرارت در ترموسیفون است که مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش توان ورودی بازده حرارتی بهبود می یابد و نانوسیالاتی که دارای بازده حرارتی بیشتری می باشند دارای مقاومت حرارتی کمتری هستند. با این حال، افت فشار خلاء نیز به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای جوشش در سیالات مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که برای تمام نانوسیالات سنتز شده، فشار خلاء با افزایش توان کاهش یافته است. میزان کاهش آنها با افزایش توان ورودی کمتر از آب خالص است.

امروزه حفاظت اجسام در برابر حریق به یکی از مهم ترین چالش های پیش روی بشر تبدیل شده است به طوریکه هر ساله استفاده از بازدارنده های شعله روند استفاده ی صعودی داشته است. در این میان، استیل فلزی است که به دلیل وسعت استفاده از آن در سازه های ساختمانی و همچنین صنایع پالایشگاهی و نفت وگاز، همواره در معرض حریق قرار دارد. این فلز در دمای حدودc ° 500 مقاومت حرارتی خود را از دست می دهد. در تحقیق پیش رو سعی بر این است با اعمال پوشش های ضد حریق برای استیل زمان رسیدن به این نقطه ی بحرانی را افزایش داد. از آنجایی که پوشش های سنتز شده قرار است در معرض نور خورشید اعمال شوند، لذا محافظت از پوشش های فوق الذکر در برابر نور خورشید امری حیاطی است. به همین منظور از نانو ذره ی اکسید تیتانیوم به دلیل خاصیت فوق العاده-ی آن برای جذب اشعه ی uv، در درصدهای وزنی مختلف (1%-20% وزنی) استفاده شد. همچنین به عنوان یک پر کننده با دوام در برابر حرارت و دوستدار محیط زیست ، از 15% وزنی میکرو ذره ی پوسته ی تخم مرغ به جای نوع تجاری کلسیم کربنات استفاده شد. تست های مشخصه یابی به همراه آنالیزهای متداول، همگی بهترین فرمولاسیون را برای پوشش ضد حریق، استفاده ی همزمان از 20% وزنی نانو ذره تیتانیا و 15% وزنی میکرو ذره ی پوست تخم مرغ تشخیص دادند. تست بونسن نشان داد که بعد از گذشت یک ساعت، دمای میانگین ورق استیل پوشش دهی شده با این فرمولاسیون، بهc ° 286 رسید. علاوه بر آن آزمون tga نشان داد که این فرمولاسیون بهترین نتیجه را از لحاظ کاهش وزن نمونه در دماهای بالا نشان می دهد. این درحالی بود که میزان وزن باقی مانده برای پوشش عاری از نانو تیتانیا و پوست تخم مرغ کمترین مقداربود. وجود پیوند ها قبل و یعد از تست شعله توسط آزمون ftir تعیین مشخصه شد. نتیجه آزمون xrd نشان داد که در دماهای بالا، خاصیت ضد اکسیداسیون پوشش بهبود پیدا می کند. به علاوه توسط آنالیز xrf، بهبود خاصیت ضد اکسیداسیون پوشش های سنتز شده با افزودن پرکننده های تیتانیوم دی اکسید و پوست تخم مرغ، به اثبات رسید. همچنین تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح رویه و سطح داخلی زغال، بهترین فرمولاسیون را هم افزایی 20% وزنی نانوتیتانیا و 15% وزنی میکرو ذره پوست تخم مرغ تشخیص داد. در مقابل پوشش های سنتز شده با نانولوله های کربنی، نتایج بسیار نامطلوبی را در آزمون بونسن نمایش دادند. به علاوه اینکه نانولوله های کربن مانعی برای تورم آزاد پوشش های متورم شونده بحساب می آیند. به عبارت دیگر، ترکیب نانولوله ها با فرمولاسیون متداول پوشش های متورم شونده، موجب پدیده ی هم افزایی نخواهد شد.

مبدل گرمایی صفحه ای مبدلی است که جهت پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون شیر در صنایع لبنی مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور بالا بردن توان انتقال حرارت آب به عنوان سیال گرم کننده در این مبدل های صفحه ای، نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و نانولوله های کربنی با اندازه کوچکتر از 50 نانومتر به آب اضافه گردیده است. در این پروژه روش دو مرحله ای برای تهیه نانوسیال های موردنظر به کار گرفته شده است. جهت تعیین ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت به عنوان دو پارامتر کلیدی در تعیین رفتار انتقال حرارت نانوسیال سیستم آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است که طی دو سیکل بسته مجزا برای سیال گرم و سرد، نانوسیال در حمام آب گرم شده و سپس نانوسیال با دمای بالاتر گرمایش را به سیال شیر با دمای پایین تر داده تا پاستوریزه شود و پس از سرد شدن هر دو سیال به مخزن باز می گردند. محدوده عدد رینولدز در طول آزمایش بین 60 تا 250 بوده و شرط مرزی دما ثابت برای حمام آب برقرار گردیده است. به طور کلی نتایج حاصل از این مطالعه نشان دهنده افزایش ضریب انتقال حرارت و عدد ناسلت آب خالص در اثر افزودن نانولوله های کربنی و نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با غلظت های وزنی کمتر از 1 درصد می باشد. با افزایش غلظت وزنی نانوذرات مذکور ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت هر دو افزایش یافته و مقدار این افزایش در اعداد پکلت بالاتر بیشتر است که بیانگر تاثیر بیشتر افزودن این نانوذرات در شدت جریان-های بالاتر می باشد. با افزایش عدد پکلت در غلظت وزنی ثابت نیز ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت روند افزایشی دارند. همچنین در اعداد پکلت مختلف نانوسیال آب / نانولوله های کربنی در مقایسه با نانوسیال آب / دی اکسید تیتانیوم افزایش بیشتری از خود نشان می دهد. افزایش انتقال حرارت سبب می گردد تا آب حرارت بیشتری را در زمان کمتر به شیر منتقل نماید و پاستوریزاسیون شیر سریعتر شده و دست یابی به میزان محصول بالاتر، پیش از رسوب گرفتگی صفحات مبدل که به تدریج و در طول زمان ایجاد می شوند آسان تر گردد.

نانوسیال و مارپیچ¬سازی لوله دو تکنیک متفاوت جهت بهبود توانایی انتقال حرارتی تجهیزات می¬باشند. در این پژوهش، انتقال حرارت جا¬به¬جایی اجباری و میزان افت فشار جریان آرام نانوسیال¬ها در لوله¬های مستقیم ومارپیچی با هندسه¬های مختلف و شرط مرزی شار ثابت به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته¬اند. نانوسیال¬های اکسید¬تیتانیوم (50 نانومتر)/آب، اکسیدآلومینیوم (35 نانومتر)/آب و نانولوله¬های¬کربنی-چندجداره/آب به ترتیب در غلظت¬های 0/2-25/0% ، 0/1-25/0% حجمی و 5/0-1/0% وزنی به روش دومرحله¬ای تولید و اثر محدوده وسیعی از پارامتر¬های مختلف نظیر اعداد رینولدز و هلیکال، غلظت نانوسیال، مشخصات هندسی لوله¬های مارپیچی (نسبت ابعاد و طول¬گام) مطالعه شده¬اند. آزمایش¬ها در دامنه 500 تا 4500 عدد رینولدز برای لوله¬های مارپیچی با نسبت ابعاد 10 و 20 و طول گام 24 و 42 انجام پذیرفته است. براساس داده¬های تجربی، مشخص شده است که عدد ناسلت با افزایش غلظت نانوذرات و همچنین عدد رینولدز بهبود می¬یابد. این افزایش به دلیل هدایت حرارتی موثر بالاتر نانوسیال و همچنین تقویت اختلاط نانوذرات می باشد. ضمن اینکه افزایش دانسیته و ویسکوزیته نانوسیال در مقایسه با سیال پایه منجر به افزایش افت فشار جریان داخل لوله-مارپیچی می¬گردد. همچنین به دلیل هدایت حرارتی بالاتر و اندازه کوچکتر نانوذرات اکسیدآلومینیوم نسبت به نانوذرات اکسیدتیتانیوم، نانوسیال اکسیدآلومینیوم/آب بهبود حرارتی مناسبتری را از خود نشان می¬دهد. به دلیل انحنا لوله¬های مارپیچی، افزایش قابل¬توجهی در نرخ انتقال حرارت و افت فشار در صورت استفاده از لوله¬های مارپیچی به جای لوله مستقیم مشاهده می¬شود. علاوه بر آن نرخ انتقال حرارت با افزایش طول گام و کاهش نسبت انحنا بهبود می-یابد. اگر چه نسبت انحنا تاثیر بیشتری در مقایسه با طول گام بر روی عدد ناسلت و افت فشار نشان می¬دهد. همچنین تکنیک مارپیچ¬سازی لوله عملکرد بهتری نسبت به تکنیک استفاده از نانوسیال در آزمایش¬ها نشان می¬دهد. با ترکیب این دو تکنیک، شاخص عملکرد حرارتی سیستم¬های مورد مطالعه به صورت قابل توجهی افزایش ¬می¬یابد. روابطی بر اساس داده¬های تجربی برای تخمین عددناسلت و افت فشار برمبنای عدد هلیکال، عدد پرانتل، غلظت حجمی یا وزنی و اندازه نانوذرات نیز ارائه شده¬اند. در مطالعه عددی، معادله انرژی سه¬بعدی در سیستم مختصات منحنی¬الخط به روش اختلاف محدود با استفاده از زبان برنامه¬نویسی matlab حل شده است. مدل پراکندگی بهبودیافته به منظور شبیه¬سازی عملکرد حرارتی جریان نانوسیال¬ها درون لوله¬های مارپیچی مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج عددی تطبیق منطقی با داده¬های تجربی از خود نشان می¬دهند.

یکی از صنایعی که به منظور فرآورش محصول نیاز به استفاده از مبدل ها و انرژی گرمایی بالایی دارد، صنایع شیر می باشد. امروزه از مبدل های حرارتی صفحه ای به دلیل ویژگی های مطلوب آن در این صنایع استفاده می-شود. به منظور افزایش راندمان حرارتی تجهیزات و مبدل های حرارتی صفحه ای یکی از جدیدترین روش ها، استفاده از نانو سیال می باشد که سوسپانسیونی از نانوذرات جامد در سیالات متداول انتقال حرارت است. از مسائلی که در این زمینه حائز اهمیت است مشکلات ناشی از کاربرد نانوسیالات در مبدل های حرارتی است که افت فشار از آن جمله می باشد. در این مطالعه به منظور برآورد میزان افت فشار ناشی از استفاده از نانوسیال در مبدل صفحه ای صنایع شیر، سیستم آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است و داده های موردنیاز برای محاسبه افت فشار در غلظت های وزنی 0/25%، 0/35% و 0/8% نانوسیال آب/دی اکسید تیتانیوم و غلظت های وزنی 0/25%، 0/35% و 0/55% نانوسیال آب/نانولوله های کربنی چند دیواره ای انداره گیری شدند. نتایج نشان دادند که حضور نانوذرات باعث افزایش افت فشار نانوسیال نسبت به سیال پایه خواهد شد و این روند صعودی، با افزایش غلظت نانوسیال بیشتر می شود. بیشترین افزایش افت فشار مربوط به نانوسیال آب/دی اکسید تیتانیوم با غلظت 0/8% وزنی و در عدد رینولدز انتخابی 220 دیده شد، که مقدار آن 8/16% نسبت به سیال پایه می باشد.

در این رساله اثر استفاده از دو روش افزایش انتقال حرارت غیرفعال در مبدل¬های حرارتی فشرده صفحه¬پره¬دار به صورت مطالعه آزمایشگاهی و مدل¬سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش مطالعه آزمایشگاهی، یک مجموعه آزمایشگاهی با قابلیت ایجاد شرط مرزی دما ثابت طراحی و ساخته شده است. به عنوان اولین روش افزایش انتقال حرارت غیرفعال، اثر جایگزینی شش کانال صفحه¬ای پیچیده به جای کانال صاف بررسی شده است. در میان کانال¬های مطالعه شده، کانال تولیدکننده گردابه با مقادیر بالائی از ضریب انتقال حرارت جابجائی، دارای بهترین عملکرد بوده و باعث کاهش سطح به میزان 50% در مبدل¬های حرارتی صفحه¬¬پره¬دار می¬شود. به عنوان دومین روش افزایش انتقال حرارت غیرفعال، جریان نانوسیال مس- آب دیونیزه در کانال صاف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می¬دهد، در حالی که افزایش در غلظت نانوذرات مس باعث افزایش در ضریب انتقال حرارت جابجائی درون این کانال می¬شود، عملکرد هیدرولیکی- حرارتی کانال با افزایش در غلظت نانوذرات کاهش می¬یابد. جریان نانوسیال مس- آب دیونیزه درون کانال¬های صفحه¬ای پیچیده به عنوان یک روش افزایش انتقال حرارت ترکیبی در مبدل¬های حرارتی صفحه¬پره¬دار نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این بررسی بیانگر آن است که، کانال¬های تولیدکننده گردابه و موجدار به ترتیب در دبی¬ها و غلظت¬های بالا و پائین از نانوسیالات بهترین عملکرد را به عنوان هسته مبدل¬های حرارتی صفحه¬پره¬دار دارند. علاوه بر این در بخش آزمایشگاهی این پژوهش، اثر نوع نانوذرات و سیال پایه نیز بر عملکرد یک مبدل حرارتی صفحه¬پره¬دار با کانال¬های موجدار مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، از شش نوع نانوذرات اکسیدفلزی شامل sio2، tio2، zno، fe2o3، al2o3 و cuo و مخلوط آب دیونیزه- اتیلن¬گلایکول در سه کسر وزنی متفاوت استفاده شده است. براساس نتایج این بخش¬¬، از نانوذرات sio2 می¬توان به عنوان بهترین افزدونی و از مخلوط 50- 50 آب دیونیزه- اتیلن¬گلایکول به عنوان بهترین سیال پایه یاد نمود. در بخش عددی، از روش دینامیک سیالات محاسباتی به منظور مدل¬سازی جریان نانوسیالات مس- آب دیونیزه درون کانال تولیدکننده گردابه به عنوان بهترین کانال صفحه¬ای و به منظور بررسی اثر پارامترهای هندسی موثر در این کانال استفاده شده است. نتایج حاصل از این بخش نشان می¬دهد که، که مدل مخلوط پیش¬بینی بهتری از جریان نانوسیالات در مقایسه با مدل¬های دیگر در نظر گرفته شده دارد. علاوه بر جریان نانوسیالات، جریان چهار سیالات متداول انتقال حرارت شامل هوا، آب، روغن و اتیلن¬گلایکول، درون کانال¬های صفحه¬ای مختلف با پارامترهای هندسی متفاوت بررسی شده است. در این بخش میزان تاثیر این پارامترها بر روی عملکرد مبدل¬¬های حرارتی صفحه¬پره¬دار در زمان استفاده از سیالات کاری مختلف ارائه شده است. همچنین طرح¬های جدیدی به منظور افزایش عملکرد دو کانال آفست¬استریپ و موجدار پیشنهاد شده است.

افزایش انتقال حرارت همراه با کاهش اندازه و هزینه ها یکی از مهمترین اهداف در زمینه های مختلف مهندسی مانند: وسایل الکتریکی،مبدل های گرمایی ،هواپیماها،ماشین های درونسوز و غیره می باشد.پره ها یکی از وسایل تبادل گرمایی میباشد که بصورت گسترده در صنایع برای افزایش انتقال حرارت بکار برده میشوند.روش های مختلفی برای افزایش انتقال حرارت در پره ها بکاربرده میشود که شامل افزایش سطح،افزایش گرادیان دمایی بین سطح پره و سیال محیط اطراف و افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میباشد. با ثابت نگه داشتن ضریب انتقال حرارت جابجایی و گرادیان دما در نزدیکی سطح، مقدار انتقال حرارت بصورت عمده به مساحت سطح پره بستگی دارد.استفاده از پره های متخلخل سبب افزایش سطح انتقال حرارت با سیال محیط میشود.بررسی مدل های ارائه شده برای انتقال حرارت در پره های متخلخل و تاثیر مدل ها و پارامترهای مختلف در بازدهی پره ها(با پروفایل های مختلف) هدف اصلی در این بررسی میباشد.امروزه تحقیقات بسیاری بر روی پره های متخلخل صورت گرفته است. اساس کار این پژوهش بر روی مدل سازی انتقال حرارت در پره های متخلخل با 4نوع پروفایل مختلف (مستطیل، محدب،مثلثی و مقعر شکل) می باشد.برای هر یک از پره ها دو مدل :یکی در غیاب تشعشع و دیگری در حضور تشعشع ارائه شده است.برای حل معادلات بدست آمده از روش adomian که توانایی بسیاری در حل معادلات غیر خطی دارد بهره گرفته شد، سپس به بررسی پروفایل های دما در شرایط مختلف و تاثیر پارامتر های مختلف در انتقال حرارت از پره های متخلخل پرداخته شد.برای محیط متخلخل از فوم فلزی سلول باز ساخته شده از آلومینیم استفاده گردید. بر اساس یافته های این پژوهش در پره های متخلخل با پروفایل مختلف(حجم مساوی) مقدار گرمای انتقال یافته در پره با پروفایل مقعر شکل از مثلثی شکل ،مثلثی شکل از محدب شکل و محدب شکل از مستطیلی شکل بیشتر می باشد.در پره با پروفایل مثلثی شکل می توان پروفایل دما را بصورت خطی تقریب زد.در تخلخل های کمتر از 5/0 مقدار گرادیان دما مقداری ثابت و برابر 0.37-32/0را دارا می باشد.

خواص حرارتی ضعیف سیالات مرسوم انتقال حرارت منجر به بررسی افزودن ذرات با اندازه کوچک (ذرات جامد با قطر کمتر از 100 نانومتر) به منظور بهبود عملکرد حرارتی این سیالات شده است. در این پژوهش، رفتار انتقال حرارت جابه جایی اجباری و افت فشار نانوسیال نانولوله های کربنی چند جداره (mwcnt) بر پایه آب دیونیزه در حال جریان از داخل لوله مدور افقی به صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. به همین منظور، از نانولوله های کربنی چند جداره با طول 20-10 میکرومتر و قطر متوسط 30 نانومتر استفاده شده است. از آنجا که یکی از مشکلات اساسی پراکنده کردن نانولوله های کربنی در حلال های قطبی مثل آب پایداری آنها می باشد، از دو مکانیسم متفاوت عامل دار کردن برای حل این مشکل استفاده شده است. عامل دار کردن غیر کوالانسی نانولوله های کربنی به کمک فعال کننده سطحی صمغ عربی و عامل دار کردن کوالانسی نانولوله های کربنی با استفاده از عامل آمینو اسید آرژنین انجام شده است. نانوسیال های آب/ نانولوله کربنی عامل دار شده غیر کوالانسی و آب/ نانولوله کربنی عامل دار شده کوالانسی در غلظت های وزنی 05/0، 1/0 و 2/0 درصد تهیه شده و در رژیم جریان آرام (گستره اعداد رینولدز 800 تا 2000) و تحت شرایط شار حرارتی ثابت دیواره درون سیستم آزمایشگاهی طراحی شده مورد آزمایش قرار گرفته است. بر اساس داده های تجربی، مشخص شده است که با افزودن مقدار بسیار کمی از نانولوله های کربنی چند جداره عامل دار شده درون سیال پایه، ضریب انتقال حرارت جابه جایی افزایش می یابد. همچنین با افزایش غلظت نانولوله های کربنی و عدد رینولدز، ضریب انتقال حرارت جابه جایی بیشتر بهبود می یابد. با این حال، اثر افزایش غلظت نانولوله ها درون سیال پایه نسبت به اثر افزایش عدد رینولدز در گستره اعداد مورد مطالعه در این پژوهش بیشتر می باشد. علاوه بر این، تأثیر افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی در هنگام استفاده از نانوسیال آب/ نانولوله کربنی عامل دار شده کوالانسی بیشتر از نانوسیال آب/ نانولوله کربنی عامل دار شده غیر کوالانسی است. بررسی افت فشار نانوسیال ها نسبت به سیال پایه نیز نشان داد که غلظت وزنی پایین نانولوله های کربنی تأثیر چندانی در افزایش افت فشار ندارد. همچنین بررسی تأثیر همزمان افزایش افت فشار و ضریب انتقال حرارت جابه جایی تحت عنوان شاخص عملکرد نشان دهنده این است که تمامی نانوسیال های مورد استفاده در این پژوهش برای کاربردهای عملی مناسب هستند. حداکثر بهبود ضریب انتقال حرارت جابه جایی نیز برای نانوسیال آب/ نانولوله کربنی عامل دار شده کوالانسی در غلظت وزنی 2/0 درصد و عدد رینولدز 2000 مشاهده شده است که 4/57 درصد افزایش نسبت به ضریب انتقال حرارت جابه جایی آب دیونیزه در شرایط یکسان دارد.

نانوسیال ها سوسپانسیون پایداری ازذرات جامد در مقیاس نانو در یک سیال پایه می باشند که پتانسیل زیادی در افزایش انتقال حرارت از خود نشان می دهند.آنها می توانند در بسیاری از تجهیزات حرارتی از جمله سیستم ترموسیفون ها، به عنوان محیط انتقال حرارت مورد استفاده قرار گیرند. یک ترموسیفون دوفازی بسته دستگاهی برای انتقال حرارت می باشد که شامل یک لوله دوسر بسته تحت خلا است که درون آن با مقدار معینی از یک سیال عامل پرشده است. این وسیله به طور معمول شامل سه بخش تبخیرکننده، آدیاباتیک و کندانسور است. حرارت ورودی به بخش تبخیرکننده ترموسیفون موجب جوشش و تبخیر سیال عامل می شود، سپس بخار با از دست دادن گرمای نهان تبخیر خود در بخش چگالنده به صورت فیلم مایع تحت تاثیر نیروی گرانش به بخش تبخیرکننده باز می گردد.از آنجاییکه که گرمای نهان تبخیر سیال مقدار بالایی می باشد، مقادیر زیادی حرارت با حداقل اختلاف دما بین دو سر لوله انتقال می یابد. در این پژوهش، اثر افزودن نانوسیال (نانولوله کربنی/آب) و نانوسیال (fe3o4/اتیلن گلایکل) بر روی عملکرد حرارتی ترموسیفون بسته دوفازی بررسی شده است. همچنین اثر میدان مغناطیسی بر روی عملکرد حرارتی ترموسیفون گزارش شده است. بازده، مقاومت و عدد ناسلت از جمله خصوصیات انتقال حرارت در ترموسیفون است که مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش غلظت و توان ورودی بازده حرارتی بهبود می یابد. بازده حرارتی ترموسیفون با اعمال میدان مغناطیسی افزایش می یابد. بالاترین بازده در طی آزمایشات مربوط به توان 90 وات و در غلظت یک درصد وزنی نانوسیال (نانولوله کربنی/آب) در حضور میدان مغناطیسی است. همچنین مقاومت حرارتی ترموسیفون نیز با افزایش توان ورودی و غلظت نانوسیال، کاهش می یابد. کمترین مقاومت حرارتی در کلیه توان های ورودی مربوط به نانوسیال (نانولوله کربن /آب) در غلظت 1% وزنی می باشد. علاوه بر این، عدد ناسلت در ترموسیفون نیز مورد بررسی قرار گرفت. عدد ناسلت با افزایش توان وروردی و غلظت نانوسیال به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد اعمال میدان مغناطیسی عدد ناسلت را افزایش می دهد.

در پژوهش انجام شده، از دو نوع ماده فوتوکاتالیست نانوذره دی اکسید تیتانیوم و میکرو ذره اکسید روی، برای حذف آلاینده آنتی بیوتیک «تتراسایکلین» بهره برده شده است. «تتراسایکلین» از جمله پر کاربردترین انواع آنتی بیوتیک است که علاوه بر درمان بیماری های انسانی، به طور گسترده در دام و طیور نیز استفاده می شود. ویژگی منحصر به فرد این پژوهش، بررسی امکان سنجی حذف این آنتی بیوتیک توسط فرآیند تخریب فوتوکاتالیستی در حضور نور خورشید و در یک راکتور پیوسته است. فوتوکاتالیست های به کار رفته در این پژوهش، با نسبت های گوناگون با یکدیگر ترکیب شده تا نسبت بهینه برای حداکثر راندمان حذف به دست آید. به علاوه، تاثیر غلظت اولیه تتراسایکلین حل شده در محلول، ph محیط و شدت جریان نیز برای به دست آوردن شرایط بهینه حذف، سنجیده شده اند.

نانوسیالات (سوسپانسیون نانوذرات در سیال پایه) خصوصیات حرارتی فراتری نسبت به سیال پایه اصلی یا سوسپانسیون های ذرات معمولی در سیال از خود نشان می دهند. در تعیین ضریب انتقال حرارت یک نانوسیال علاوه بر پارامترهای موثر در مورد سیال پایه، پارامترهای جدیدی نظیر اندازه، غلظت و خصوصیات فیزیکی و حرارتی نانوذرات نیز دخیل می شوند. به طور کلی، می توان گفت که ناسلت نانوسیال تابعی است از: رینولدز، پرانتل، ضرایب هدایتی نانوذره و سیال پایه، ظرفیت های هدایت حرارتی نانوذره و سیال پایه، درصد حجمی نانوذره، اندازه و شکل نانوذره. تحقیقات و کارهای مختلفی بر روی اثر پارامترهای مختلف بر روی ضریب انتقال حرارت نانوسیالات انجام گرفته است. که از آن جمله می توان به تحقیقات متعدد زینالی هریس و همکارانشان اشاره کرد که در آن ها تغییرات عدد ناسلت و همچنین نسبت افزایش ضریب انتقال حرارت نانوسیال نسبت به همان سیال پایه (آب) را در دماها، رینولدز، پرانتل و ترکیب درصدهای متفاوت نانوذره برای نانوذرات cu، al2o3 و cuo در سیال های پایه آب مورد بررسی قرار گرفته است. نظر به اینکه تا کنون فعالیتی در زمینه بهینه سازی این پارامترها صورت نگرفته است، و همچنین عدم وجود رابطه ای مناسب، در این پروژه ابتدا با استفاده از شبکه عصبی، نتایج عددی بدست آمده از آزمایشات و تحقیقات زینالی هریس و همکارانشان مدل سازی شده، پس از اعتبارسنجی شبکه های ایجاد شده، با استفاده از همین شبکه ها نقاط بهینه موجود در بازه اطلاعات موجود با به کار بردن روش بهینه سازی ژنتیک الگوریتم تعیین شده است. شبکه ها همگی پیشرو، با یک لایه میانی، روش آموزش لون برگ مارکووات بوده و از روش حداقل مجموع مربعات خطا جهت اعتبارسنجی استفاده گردید. علاوه بر این، شبکه های دیگری با استفاده از داده های مربوط به هر سه نانوسیال، با اضافه کردن پارامتر اندازه ذرات نیز آموزش داده شد . شبکه های حاصل نیز در الگوریتم ژنتیک بهینه سازی گردید. مهمترین علت استفاده از شبکه عصبی جهت مدل کردن داده ها و الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی، تعدّد پارامترهای موثر در سیستم و همچنین وجود داده های آزمایشگاهی به جای یک رابطه مناسب می باشد. بدین معنی که به دلیل عدم وجود رابطه ناچار به استفاده از داده های آزمایشگاهی شده و چون در الگوریتم های بهینه سازی نیاز به محاسبه مقدار تابع می باشد، لذا مدل کردن داده ها ضروری گردید. نتایج بهینه سازی مربوط به کیفیت آموزش هشت شبکه جداگانه به همراه مشخصات نقطه بهینه گزارش شد، که به خوبی نشان دهنده آن است که روش های انتخاب شده به طرز بسیار مناسبی پاسخ گوی نیاز این تحقیق می باشند. همچنین برای درک بیشتر مسأله با استفاده از شبکه های آموزش داده شده، تأثیر پارامترهای مختلف در حالت های مختلف بررسی و بوسیله نمودارهایی گزارش گردید.

در این پروژه تحقیقاتی، طراحی یک سیستم دارورسانی جدید برای رسانش دارویی سیس پلاتین بر مبنای نانولوله های تک دیواره کربنی عاملدار شده انجام گرفت. در مراحل بعدی سعی شده با توجه به شرایط زمانی و امکانات پیش رو، بر روی بهینه سازی این فرمولاسیون کار شود. از اینرو در بخش اصلی پروژه، نانولوله تک دیواره توسط واکنش با اسیدهای اکسنده قوی، عاملدار و سپس جهت افزایش حلالیت آن در آب با استفاده از دو فسفولیپید شناخته شده dspe-peg2000 و dgpg پوشش سطحی شد. در مرحله نهایی، سیس پلاتین به کمپلکس دارویی اضافه شده است و مورد تست های تشخیصی قرار گرفت. در بخش پزشکی این پروژه سمیت این فرمولاسیون ها در برابر سلول های کولون c26 و در محیط in vitro مورد ارزیابی قرار گرفته و فعالیت آنتی توموری آن در موش های دارای این نوع کولون نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از بهبود اثر دارو در مقایسه با اثر داروی سیس پلاتین تجاری است. در بخش دیگری از پروژه سعی شد با معرفی رسانش حرارتی به عنوان یک پارامتر جدید در بحث رسانش دارویی، اثر پارامترهایی مانند دما و ph بر روی رهش دارو مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان داد که می توان از رسانش حرارتی به عنوان پارامتری جدید در تفسیر میزان رهش و پایداری کمپلکس های دارویی استفاده کرد. در بخش دیگری از پروژه، نانوسکویی بهینه شده حاوی یک آمینواسید سنتزی جدید و همچنین پلی لیزین برای اتصال سیس پلاتین طراحی گردید که به لحاظ کیفی شرایط مناسبتری را برای اتصال به داروی سیس پلاتین دارد. نتایج این پروژه نشان می دهد که نانولوله عاملدار شده که مهندسی سطح مناسبی بر روی آن انجام گرفته می تواند سکوی بسیار مناسبی در دارورسانی هدفمند سیس پلاتین باشد و باعث بهبود اثر و کاهش اثرات جانبی منفی این دارو گردد.

خواص حرارتی ضعیف سیالات مرسوم انتقال حرارت منجر به بررسی افزودن ذرات با اندازه کوچک (ذرات جامد با قطر کمتر از 100 نانومتر) به منظور بهبود عملکرد حرارتی این سیالات شده است. در این پژوهش، رفتار انتقال حرارت جابه جایی اجباری و ضریب اصطکاک نانوسیال نانوذرات مغناطیسی fe3o4 بر پایه آب دیونیزه در حال جریان از داخل لوله مدور افقی به صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. از آنجا که یکی از مشکلات اساسی پراکنده کردن نانوذرات مغناطیسی در حلال های قطبی مثل آب پایداری آن ها می باشد، از دو روش مکانیکی و شیمیایی برای حل این مشکل استفاده شده است. در روش مکانیکی از لرزاننده مافوق صوت و همزن مکانیکی و در روش شیمیایی از فعال کننده سطحی تترا متیل آمونیوم هیدروکسید (tmah) بهره گرفته شده است. نانوسیال های آب/ نانوذرات مغناطیسی fe3o4 در غلظت های وزنی 1/0، 2/0 و 4/0 درصد تهیه شده و در رژیم جریان آرام (گستره اعداد رینولدز 800 تا 2000) و تحت شرایط شار حرارتی ثابت دیواره و در حضور میدان های مغناطیسی 200 و 400 گاوس و عدم حضور آن درون سیستم آزمایشگاهی طراحی شده مورد آزمایش قرار گرفته است.

چکیده ندارد.

یک ترموسیفون دوفازی بسته دستگاهی برای انتقال حرارت می باشد که شامل یک لوله دوسر بسته تحت خلأ است که درون آن با مقدار معینی از یک سیال عامل پر شده است. این وسیله به طور معمول شامل سه بخش تبخیرکننده، آدیاباتیک و کندانسور است. حرارت ورودی به بخش تبخیرکننده ترموسیفون موجب جوشش و تبخیر سیال عامل می شود، سپس بخار با از دست دادن گرمای نهان خود در بخش چگالنده به صورت یک فیلم مایع تحت تاثیر نیروی گرانش به بخش تبخیرکننده باز می گردد. از آنجایی که گرمای نهان تبخیر سیال مقدار بالایی می باشد، مقادیر زیادی حرارت با حداقل اختلاف دما بین دو سر لوله انتقال می یابد. نانوسیال ها سوسپانسیون پایداری از ذرات جامد در مقیاس نانو در یک سیال پایه می باشند که پتانسیل زیادی در افزایش انتقال حرارت از خود نشان می دهند. آنها می توانند در بسیاری از تجهیزات حرارتی از جمله سیستم ترموسیفون ها، به عنوان محیط انتقال حرارت مورد استفاده قرار بگیرند. در این پژوهش پس از تهیه نانوسیال های اکسیدآلومینیوم/آب و اکسیدمس/آب در غلظت های مختلف حجمی از 1 تا 3 درصد، نقش استفاده از آنها به عنوان محیط انتقال حرارت در داخل سیستم ترموسیفون دو فازی بسته بررسی شده است. نتایج تجربی نشان می¬ دهد که درصورت استفاده از نانوسیال به جای آب در سیستم ترموسیفون دوفازی بسته، راندمان سیستم به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد، به طوری که در نسبت پرشدن %45 استفاده از نانوسیال های اکسید آلومینیوم/ آب و اکسید مس/ آب به جای آب به ترتیب منجر به افزایش 14/7 و 13/4 درصدی در راندمان سیستم مورد استفاده گردید. در مورد هر دو نانوسیال ماکزیمم راندمان در نسبت پرشدن 35% و در غلظت حجمی 3% حاصل می گردد. همچنین نانوسیال اکسیدآلومینیوم/آب نسبت به نانوسیال اکسیدمس/آب منجر به افزایش بیشتر راندمان حرارتی سیستم می شود، که علت را باید در خواص فیزیکی نانوذرات مورد استفاده جستجو کرد.