عنوان پایان‌نامه
مطالعه تجربی تاثیر درصد حجمی نانو ذرات بر انتقال حرارت جابجائی اجباری نانو سیالات در چاه حرارتی مینیا توری با کانال های موازی سوراخ دار مستطیلی شکل
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2043;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50935
- تاریخ دفاع
- ۲۰ دی ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمدامین اسمعیلی
- استاد راهنما
- مهدی اشجعی
- چکیده
- در این پایان نامه، تاثیر استفاده از نانوسیال های سیلیکا و آلومینا در افزایش نرخ انتقال حرارت جابه جایی اجباری از چاه حرارتی مینیاتوری با کانال‌های موازی سوراخ دار و مستطیلی شکل ، به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت انجام آزمایشات و ثبت داده های دقیق، شبکه ای با قابلیت تعیین دبی وکنترل دمای سیال ورودی تهیه شد. همچنین به کمک یک هیتر بلاک، یک سطح شار ثابت برای محل تماس هیتر با چاه حرارتی ایجاد شد. از آب مقطر و نانوسیالات سیلیکا و آلومینا با غلظت های حجمی 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد به عنوان سیال خنک کننده استفاده گردید. دمای سیال ورودی به چاه حرارتی و خروجی از آن و همچنین دمای دو نقطه از سطح آن به کمک ترموکوپلهای نوع K اندازه گیری و ثبت شده و میزان افت فشار چاه حرارتی بوسیله فشارسنج اندازه گیری شد. مقادیر اندازه گیری شده نشان داد که دما در سطح چاه حرارتی برای رژیم جریان آرام از نانوسیال سیلیکا با درصد حجمی های مختلف، بین 2 تا 3 درجه سانتی گراد کمتر از آب مقطر است و این مقدار برای نانوسیال آلومینا 4 تا 5 درجه خواهد بود. همچنین نتایج تجربی به دست آمده از فشارسنج نشان داد که افت فشار در مورد نانوسیالات به دلیل دارا بودن ویسکوزیته بیشتر نسبت به آب، بیشتر است. در پایان نتایج مربوط به ضریب انتقال حرارت جابجایی نشان از افزایشی تا 9 درصد برای نانوسیال سیلیکا نسبت به آب مقطر داشت و این مقدار برای نانوسیال آلومینا در بیشینه خود به 15 درصد می رسید. مسئله انتقال حرارت مزدوج مورد مطالعه به صورت عددی نیز با استفاده از نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای شبیه سازی نانوسیال در این پایان نامه، مدلی انتخاب شد که در آن اثر حرکت براونی نانوذرات لحاظ می شود و با درنظر گرفتن این پدیده فیزیکی، خواص نانوسیال به دما وابسته می شود. در ادامه نتایج مربوط به دمای سطح، میزان افت فشار و ضریب انتقال حرارت جابجایی برای حالات مختلف، از روش عددی بدست آمده و ارائه شد. در پایان با مقایسه نتایج تجربی و عددی تطابق قابل قبولی مشاهده شد. بیشترین اختلاف مشاهده شده بین ضریب انتقال حرارت جابجایی بدست آمده از نتایج آزمایشگاهی و عددی در حدود 10 درصد می باشد.
- Abstract
- We experimentally and numerically studied the effect of Silica-nanofluid and Alumina-nanofluid on forced convection heat transfer from a miniature heat sink with rectangular parallel channels with holes on channels and we compared the result to the results of distilled water. For experimental investigation and recording data, a setup was built which has a controllable input fluid temperature and an ability of determination of flow flux. Using a block heater, we provided constant flux at interference of heater surface and heat sink for our experiment. In this setup, three different fluids -distilled water, Silica and Alumina nanofluids- at 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 volume concentration were used as cooling fluids. Thermocouple type K was used for measuring fluid temperature, at input and output of the sink and at two points of the heat sink surface. There was also a pressure differential measurement used for measuring pressure loss at heat sink. Experimental results showed that the temperature at the surface of the heat sink for laminar flow of the Silica nanofluid at different volume concentration is about 2.5 to 3oc less than that of the distilled water. Furthermore, similar measurement showed that, when Alumina nanofluid was used as cooling fluid, heat sink temperature was 4 to 5oc less than that when distilled water was used. In addition, we observed that due to the high viscosity compared to distilled water, nanofluids increased the pressure loss at heat sink. Finally, convection heat transfer coefficient increased 8% for Silica nanofluid and the maximum amount of that in Alumina nanofluid was 15%. Similar conditions were numerically investigated using GAMBIT and Fluent. The effect of Brownian motion was considered in numerical investigation in which nanofluid characteristics depend on temperature. Fluid surface temperature, pressure loss and convection heat transfer coefficient for different volume concentration was calculated. Experimental and computational results showed good agreement. The highest difference between experimental and computational results was about 10% for convection heat transfer coefficient.
