عنوان پایان‌نامه
مطالعه تجربی و عددی عملکرد حرارتی چاه حرارتی فین - صفحه ای با برش متقاطع در آرایش خطی و شبکه ای در جریان نانو سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2055;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51433
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمد کهندانی تفرشی
- استاد راهنما
- مهدی اشجعی
- چکیده
- در این مطالعه تأثیر استفاده از نانو سیال در افزایش عملکرد حرارتی دو چاه حرارتی مینیاتوری مورد بحث و بررسی تجربی و عددی قرار گرفته است. یک چاه حرارتی به صورت چاه حرارتی با یک برش متقاطع و با آرایش فین-صفحه ای خطی و چاه حرارتی دیگر به صورت چاه حرارتی با دو برش متقاطع و با آرایش فین-صفحه ای شبکه ای می باشد. عملکرد حرارتی هر کدام از چاه های حرارتی با تغییر دبی نانوسیال و همچنین با تغییر درصد حجمی مورد تحلیل و مقایسه قرار می گیرند. همچنین عملکرد حرارتی دو هندسه فین با یکدیگر مقایسه می شوند..به منظور بارگذاری یک سطح شار ثابت روی چاه حرارتی یک هیتربلاک ساخته واستفاده شد. سیال پایه مورد استفاده آب مقطر و نانو سیال مورد استفاده نانوسیال سیلیکا با چهار درصد حجمی در درصد حجمی های 5/0، 1، 5/1 ،2 درصد می باشد.دو چاه حرارتی در چهار درصد حجمی و چهار دبی مختلف آزمایش شدندمقادیر دما به کمک ترموکوپل های نوع K اندازه گیری شد. همچنین برای اندازه گیری مقادیر افت فشار به صورت تجربی از یک فشارسنج بسیار دقیق برای اندازه گیری افت فشار استفاده شد. نتایج تجربی نشان داد که ضریب متوسط انتقال حرارت در رژیم جریان آرام برای چاه حرارتی شبکه ای در درصدحجمی های مختلف تا 79/15 درصد و در چاه حرارتی خطی تا 23 درصد افزایش ضریب متوسط انتقال حرارت وجود دارد.همچنین چاه حرارتی شبکه ای نسبت به چاه حرارتی خطی ضریب متوسط انتقال حرارت بزرگتری تا 12 درصد دارد. ضمنا مشخص شد مقادیر افت فشار اندازه گیری در نانوسیالات به دلیل دارا بودن ویسکوزیته بیشتر نسبت به سیال پایه،مقادیر بزرگتری دارند.همچنین چاه حرارتی شبکه ای دارای افت فشار بیشتری درمقایسه با چاه حرارتی خطی(تا 35 درصد) می باشد.همچنین چاه های حرارتی موردنظر با استفاده از نرم افزارهای Gambit و Fluent مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند . از یک مدل برای شبیه سازی نانوسیال و ضریب هدایت حرارتی آن بهره گرفته شد.این مدل بیشتر بر حرکت براونی نانو ذرات تاکید دارد و خواص نانوسیال را به صورت وابسته به دما تخمین می زند.در انتها مقایسه عملکرد حرارتی حاصل از نتایج عددی و تجربی انجام شد تا صحت نتایج عددی تایید شود.به طور کلی فین صفحه ای شبکه ای انتقال حرارت و افت فشار بیشتری را در مقایسه با فین صفحه ای خطی در درصد حجمی دبی خاص نشان داد.
- Abstract
- In this study, The effect of using silica nanofluids on thermal performance and pressure drop of two miniature cross-cut plate fin heat-sinks with in-line and staggered fin arrays is investigated experimentally. A flow loop with adjustable flow rate and inlet temperature has been utilized. In addition, a heater block is used to provide a constant heat flux surface to the bottom of heat sinks. Distilled water and silica nanofluids, with nanoparticle volume fractions of 0.5,1,1.5,2 percents in four Reynolds numbers are chosen as coolants.The flow regimes are in laminar flow fields. . Type K thermocouples are employed to measure inlet, outlet, and heat sink’s surface temperatures. The pressure drop in heat sinks is measured with a Endress Hauser Differential pressure measurement transmitter PMD/75. The experimental results showed that, for two heat sink types, the average convective heat transfer coefficient in laminar flow are about 15.79 in Inline heat sink and about 23 percent in staggered heat sink higher than that of distilled water. Moreover, with the same mass flow rate, heat flux and volume fraction, the staggered grid heat sink outperformed the in-line grid heat sink, from thermal performance viewpoint. Also, it is determined that the pressure drop, when using nanofluids, is higher than water due to their greater viscosity and the staggered; And, a higher pressure drop was observed for the staggered grid array rather than the in-line array
