عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی افزایش انتقال حرارت نانو سیال فریک در کانال حاوی محیط متخلخل تحت میدان مغناطیسی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3271;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75518
- تاریخ دفاع
- ۱۲ تیر ۱۳۹۵
- دانشجو
- علی صالح پور
- استاد راهنما
- مهدی اشجعی
- چکیده
- در پایان نامه حاضر، عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی سیال مگنتایت (Fe_3 O_4 ) در عبور از کانالی از جنس صفحات مسی در طول ناحیه ورودی حرارتی مورد پژوهش قرار گرفت. کانال حاوی فوم مسی به عنوان محیط متخلخل تحت اثر میدان مغناطیسی ثابت و متغیر است. ابعاد دهانه ورودی کانال بصورت 20mm×50mm و طول کانال نیز 430mm است. برای ثبت دماهای سطح، تعداد 10 عدد سوراخ به قطر 1.5mm بر روی ضخامت صفحات مسی به روش سوپردریل تعبیه شد. هریک از صفحات کانال تحت شار حرارتی ثابت به قدرت 14000(W?m^2 ) است. فوم مسی توسط جوش قلع به صفحات مسی کانال متصل است. برای بررسی صحت سنجی عملکرد کانال، ضریب جابجایی حرارتی محلی سیال آب مقطر در عبور از کانال ساده (بدون فوم فلزی) بدست آمده و با روابط شاه و اینکروپرا مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آزمایشی ثبت شده، دقت دستگاه را نشان دادند. در مرحله دوم با جاگذاری فوم مسی درون کانال و گذراندن سیال آب مقطر از آن، با اندازه گیری دماهای سطح و افت فشار در طول کانال اثر فوم مسی بر انتقال حرارت و افت فشار مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله بعد سیال مگنتایت با درصدهای حجمی ?=0.5,1,1.5% و درغیاب میدان مغناطیس برای بررسی اثر غلظت بر انتقال حرارت و افت فشار، از کانال عبور داده شد. در مرحله چهارم با اعمال میدان مغناطیسی ثابت با قدرتهای B=250G و B=450G اثر شدت میدان مغناطیسی بر عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی بررسی شد. در مرحله پنجم با اعمال میدان مغناطیسی با شدت B=450G و فرکانسهای f=5Hz,10Hz، اثر متناوبی بودن میدان مغناطیس بر رفتار حرارتی و هیدرودینامیکی مورد آزمایش قرار گرفت. از نتایج شایان توجه بدست آمده برای صفحه بالایی کانال در این پژوهش می توان به افزایش 11.5% در حالت بدون میدان مغناطیس، 15.9% در حالت میدان ثابت با قدرت B=450G و 26.6% در حالت میدان متناوب با قدرت B=450G و فرکانس f=10Hz برای فروفلوید با درصد حجمی ?=1.5% در مقایسه با سیال آب مقطر در عبور از کانال متخلخل اشاره کرد. واژه‌های کلیدی: انتقال حرارت جابجایی، فرو فلوید، محیط متخلخل، میدان مغناطیسی
- Abstract
- In this work, thermal and hydrodynamic performance in developing thermal entry length of Ferrofluid which flows in a channel with Copper top and bottom plates investigated in an experimentally approach. The channel contains Copper foam as porous media and affected by constant and nonuniform magnetic field. The height, width and length of the channel are20, 50 and 430mm respectively. 10 holes on the theickness of both top and bottom plates have been drailed equally with Superdrail method to make place for thermocouples to ¬¬record surface tempratures. Constant heat flux with 14000(w?m^2 ) power is maintained to top and bottom of the channel. The Copper foam attached to plates of the channel with tin welding. To verify the performance of the experimental setup, local convection coefficients of the DI water for simple channel (without copper foam) were compared to correlations of the Shah and Incropera. The accuracy of the apparatus was proved due to comparison between analytical and experimental results. In second series test after embedding the copper foam in the channel and circulating DI water, the effect of the copper foam on the thermofluid behavior of the channel were measured by recording surface temperatures and pressure drop along the channel. In the next level to investigate the effect of volume fraction ? of Ferrofluid on the heat transfer, Ferrofluid with 3 different volume fraction ?=0.5,1,1.5% flowed in the channel in the absence of magnetic field. In the fourth level of trials constant magnetic field with B=250G and B=450G intensity were imposed to the channel which contains Ferrofluid. In the last series of tests to deduce the efficacy of the nonuniform magnetic field on the heat transfer, magnetic field with B=450G intensity and f=5,10Hz frequency inducted to the channel. The augmentation in thermal performance for top plate of the porous channel to compare case of DI water for following cases were: a) in the absence of magnetic field and ?=1.5% volume fraction was 11.5%. b) For constant magnetic field with B=450G intensity and ?=1.5% volume fraction was 15.9%. c) Nonuniform magnetic field with B=450G and f=10Hz frequency and ?=1.5% volume fraction was 26.6%. Keywords: Convection Heat Transfer, Ferrofluid, Porous Media, Magnetic Field
