عنوان پایان‌نامه
بررسی عددی وتجربی انتقال حرارت جابجایی در سیستم رادیاتور خودرو توسط نانو سیالاتبه عنوان سیال عامل
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1030.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48969
- تاریخ دفاع
- ۲۹ تیر ۱۳۹۰
- دانشجو
- آریا شفیع فرهود
- استاد راهنما
- امید توکلی
- چکیده
- در این پایان نامه افزایش انتقال حرارت و ضرایب انتقال حرارت در سیستم رادیاتور خودرو در اثر افزودن نانوذرات آلومینا، آلومینیوم و مس به سیال پایه (آب مقطر) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها برای جریان آب مقطر و 3 نوع نانوسیال با غلظت های مختلف (5/0، 1 و 2 درصد حجمی) و در شرایط عملیاتی (دما، دبی، سرعت فن و...) 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 شد. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات ضریب هدایت حرارتی، دانسیته و ویسکوزیته نانوسیالات را افزایش و گرمای ویژه آن ها را کاهش می دهد. در بخش انتقال حرارت جابجایی مشاهده شد که با افزایش دمای ورودی سیال ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش می یابد، ضمن اینکه افزایش دبی جریان و در نتیجه عدد رینولدز باعث افزایش انتقال حرارت و ضریب انتقال حرارت جابجایی می شود. همچنین مشاهده شد که استفاده از جریان نانوسیال به جای سیال پایه به طور قابل توجهی ضریب انتقال حرارت را افزایش می دهد. همچنین نتایج نشان داد که انتقال حرارت هدایتی و جابجایی نقش نسبتاً یکسانی در کل انتقال حرارت انجام شده دارند و با افزایش غلظت و دبی نانوسیال سهم جابجایی در انتقال حرارت افزایش پیدا می کند. در ادامه مقایسه¬ای بین داده های تجربی و مدل های ارائه شده برای محاسبه ضرایب انتقال حرارتی هدایتی و جابجایی 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 مورد ضریب انتقال حرارت جابجایی نیز مدل های کلاسیک و جدید ارائه شده برای جریان سیال درون لوله مقادیری بیشتر از مقادیر اندازه گیری شده به دست می دهند که ظاهراً به دلیل انحراف زیاد لوله های تخت استفاده شده از لوله ی گرد ایجاد می شوند. در پایان با ارزیابی عملکرد صورت گرفته مشخص شد که استفاده از نانوسیالات در رادیاتور خودرو می تواند به طور قابل توجهی باعث افزایش انتقال حرارت و کاهش سطح انتقال حرارت مورد نیاز شود و لذا استفاده از این نوع سیالات در رادیاتور توصیه می شود.
- Abstract
- In This work, an experimental study is carried out to investigate the effect of adding Al2O3, Al, and Cu nanoparticles to the base fluid (water) on enhancement of heat transfer and heat transfer coefficients in a car radiator. The experiments are done for distilled water and 3 types of nanofluids with different concentrations (0.5, 1 and 2 Vol%) and in various operational conditions (temperature, flow rate, etc.). Thermal Conductivities of these fluids are measured experimentally and other thermo-physical properties like density and viscosity are calculated using related models. Results depicted that addition of nanoparticles to the base fluid increases its thermal conductivity, density and viscosity, and decreases its specific heat capacity. The results obtained for the convective heat transfer of a flow inside flat tubes of a radiator indicate that by increasing inlet temperature and flow rate of working fluid, the convective heat transfer coefficient is increased. It was also observed that using nanofluids instead of base fluid effectively enhances the convective heat transfer. Furthermore, results showed that convection and conduction have relatively equal share in total heat transfer performed and that by increasing nanofluid concentration and flow rate the share of convection is increased. In addition, a comparison is made between the experimental results of thermal conductivity and convective heat transfer coefficient and the results calculated using models presented for predicting them. Results showed that classic thermal conductivity models are failed to predict nanofluids thermal conductivity, but novel models that consider the effects of temperature and particle shape have more acceptable results. In addition, models presented for predicting convective heat transfer coefficient in the form of Nusselt number overestimated the results. The performance evaluation of nanofluids in a car radiator system showed that using this type of fluids will dramatically enhances the heat transfer and decreases the heat transfer area required, so it is highly recommended to use them in such systems.
