عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی اثر نوع ذرات بر شکل‌گیری، رشد و جدایش جباب در ستون نانوسیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3493;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78836;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3493;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78836
- تاریخ دفاع
- ۰۶ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- احمد دوستی
- استاد راهنما
- مهدی اشجعی, پدرام حنفی زاده
- چکیده
- سیستم های چند فازی نقش مهمی را در بسیاری از پدیده های صنعتی و طبیعی ایفا می کنند. جوشش، احتراق، پالایش نفت خام و واکنش های شیمیایی از جمله کاربرد های سیستم های چند فاز می باشد. صعود حباب در یک سیال در اثر نیروی شناوری یکی از متداول ترین جریان های دوفاز گاز-مایع است. بنابراین داشتن دانش کلی از فیزیک حباب در طول تشکیل، رشد و جدایش حباب برای کاربرد های مختلف سیالات چند فازی (مخصوصا مایع-گاز) از قبیل تشکیل و حرکت حباب در لوله های جوشش شامل نفت و ... ضروری است. در این پروژه تشکیل، رشد و جدایش حباب در ستون نانو سیال ساکن، که یکی از رایج ترین تجهیزات آزمایشگاهی برای تحلیل دینامیک تک حباب می¬باشد، به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. در پروژه حاضر، سه نوع نانو ذره مختلف Al2O3 ,SiO2 و Fe3O4 تهیه و نانوسیال های مختلف در غلظت معیین سنتز شده و آزمایش های لازم برای تعیین خواص و مشخصات آن از قبیل پایداری صورت گرفته است. پس از تهیه نانوسیال، با انجام آزمایشات مختلف و متعدد، فیزیک تک حباب در نانو سیال که با تزریق هوا به وسیله پمپ سرنگ، از طریق سوزن های استاندارد با قطر های مختلف صورت می¬گیرد، بررسی شده است. با استفاده از دوربین با تعداد فریم بالا از حباب های تزریق شده فیلم بردای شده، تصاویر ضبط شده با استفاده از روش پردازش تصویر در نرم افزار MATLAB ، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. تاثیر تغییر پارامتر های مختلف موثر بر حباب از جمله: قطرهای مختلف سوزن تزریق، دبی گاز تزریقی، ارتفاع ستون مایع و نوع نانو ذرات بر دینامیک حباب بررسی شد. برای بررسی درستی نتایج بدست آمده با استفاده از حل عددی معادله دیفرانسیل یانگ لاپلاس ( معادله حاصل از تعادل نیروها بر المان حباب) نتایج تجربی و عددی با هم مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که با اضافه کردن نانو ذرات مختلف به آب خالص، اندازه حباب ( قطر، حجم و سطح حباب) در مقایسه با اندازه حباب در آب خالص کاهش می یاید. همچنین با تحلیل آزمایشات صورت گرفته، به این نتیجه رسیدیم که با افزایش قطر سورزن تزریق هوا و افزایش دبی گاز تزریقی، اندازه حباب های جدا شده در آب و هر سه نوع نانو سیال افزایش می یابد. در حالی که با افزایش ارتفاع ستون مایع در بالای سوزن، حجم حباب های جدا شده کاهش می یابد. کلید واژه ها: نانو ذرات مختلف، تزریق حباب، جریان حبابی، پردازش تصویر، مطالعه تجربی، دینامیک حباب
- Abstract
- Multiphase systems have important role in many industrial and natural phenomena. Boiling, combustion, refining of crude oil and chemical reaction are some of multiphase systems applications. Rising of bubble in a fluid due to buoyancy force is one of the common gas-liquid two phase flow research. Therefore, having knowledge of bubble physics need in formation, growth and detachment of bubble in different applications such as, produce and movement of bubble in oil pipe that include gas-liquid flow. The present work provide a better numerical and experimental understanding of formation, growth and detachment of bubble in stagnant nanofluid column. Also, different nanoparticle such as SiO2, Al2O3 and Fe3O4 in determine concentration are synthesized and stability of them has been experimented. Different experiment have been done for investigation of bubble dynamic, which is produced by injection of air from different standard needles. High speed camera (1200 fps) is applied for capturing of bubble injection, then these picture have been analyzed in MATLAB software. In present project, the effect of different parameter such as diameter of injection needle, gas flow rate, height of liquid column and different nanoparticle on bubble dynamic have been studied. For verification of experimental results, numerical study (numerical solution of Yang-Laplace equation) have been studied and the results of numerical and experimental studies compared. Result show that bubble size in pure water is bigger than in different nanofluid. Also, results reveal that by increment of needle diameter and gas flow rate, the bubble size in water and nanofluids decreased. While, increase of height of fluid above needle make the bubble have small size. Keywords: Different nanoparticles, bubble injection, bubble flow, image processing, experimental study, bubble dynamic, analytical solution, Young-Laplace equation
