عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی انتقال حرارت و افت فشار جریان نانو سیال در چاه حرارتی صفحه ای پینی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2543;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60906
- تاریخ دفاع
- ۲۵ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- مجید روشنی
- استاد راهنما
- مهدی اشجعی
- چکیده
- گرایش های اخیر برای استفاده از تکنولوژی نانو در فرایند های انتقال حرارت و لزوم افزایش شار حرارتی در کنار کاهش ابعاد سیستم خنک کاری، باعث شده تا خواص گرمایی نانوسیالات اهمیت ویژه ای پیدا کند. تحقیقات در مورد انتقال حرارت در سیالات حاوی ذرات بسیار ریز معلق با اندازه نانومترکه نانوسیال نامیده می شوند و پتانسیل زیادی برای افزایش انتقال حرارت از خود نشان می دهند، تنها از دو دهه گذشته آغاز شده است. در این پایان نامه، تاثیر استفاده از نانوسیال آلومینا و اکسید تیتانیوم در افزایش انتقال حرارت جابجایی اجباری از چاه حرارتی مینیاتوری صفحه –پینی به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. طبق چاه حرارتی صفحه- پینی، چاه حرارتی صفحه- پینی جدیدی توسعه یافت که متشکل است از یک چاه حرارتی صفحه- پینی و ستونی از پین ها که مابین پرهای تخت قرار گرفته اند. چاه حرارتی از آلومینیوم ساخته شده است که توسط صفحات پوشاننده ای از جنس پلکسیگلس عایق بندی شده است که متشکل از پنج کانال مستطیلی پره-پین با طول 42 میلیمتر می باشد. برای مدل سازی جریان از یک شبکه جریان با قابلیت کنترل دمای ورودی استفاده شده است. هم چنین به کمک یک هیتر بلاک، یک سطح شار ثابت برای شبیه سازی چیپ های الکترونیکی ساخته شد. از آب مقطر و نانوسیال آلومینا و اکسید تیتانیوم –آب با درصد حجمی نانوذرات بین 5/. تا 2 درصد به عنوان سیال خنک کننده استفاده گردید. دمای ورودی و خروجی چاه حرارتی و همچنین دمای چند نقطه از سطح آن به کمک ترموکوپل های نوع k انداره گیری و ثبت شد. چاه حرارتی وسیله دستگاهCNC ساخته شده است. سطح مقطع پین ها، بیضوی است. چاه حرارتی با پین های بیضوی برای بررسی جریان موازی درون منیفلد ساخته شده از پلکسیگلس قرار گرفته است. هدف بررسی میزان افزایش ضریب انتقال حرارت متوسط و تغییرات افت فشار نانوسیالات در مقایسه با سیالپایه می باشد. مسئله انتقال حرارت مزدوج مورد مطالعه به صورت دیگر نیز مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار های گمبیت و فلوئنت، چاه حرارتی مورد نظر مدلسازی و مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفت. نتایج عددی و آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار خواهندگرفت. واژه‌های کلیدی: چاه حرارتی ضریب انتقال حرارت متوسط افت فشار شار حرارتی ثابت نانوسیال آلومینا وآب اکسید تیتانیوم
- Abstract
- Application of nanotechnology in the field of heat transfer has increased recently. The need to increase heat transfer rate yet decrease the size cooling quipment, brought about lots of attention to thermal properties of nanofluids. Nanofluid is the suspension of nanometer-sizedsolid particle in base liquid. Research on convective heat transfer of nanofluids which is only two decades old, show great potential in increasing heat transfer rate. In this thesis, effect of using Al2o3/water and TiO2/water nanofluids on increasing the forced convection heat transfer rate from a miniature heat sink will investigate numerically and experimentally. Based on plate fin heat sinks, a new plate pin finned heat sink is developed which is composed of a plate fin heat sink and columnar pins between the plate fins. The heat sink was fabricated from aluminum and insulated by plexiglass cover plates and consisted of fifteen pin-finned rectangular channels with a length of 42 mm. A flow loop with adjustable inlet temperature has been utilized. In addition, a heater block has been used to model the constant heat flux surface of electronic chips. Distilled water and Alumina-water nanofluids and Titanium dioxide-water nanofluids, with nanoparticle volume fractions of 0. 5, 1, 1. 5 and 2 percent, are chosen as coolants. Type K thermocouples are employed to measure inlet, outlet, and heat sink’s surface temperatures. The heat sinks, made by CNC. The pin cross sections are elliptical. The elliptic pin heat sink were used to evaluate parallel flow. This was placed into manifolds which made by plexiglass. Using the pin in sink will cause more cooling. This decreases thermal resistance and heat transfer coefficient and increases the amount of pressure drop. Here, there are three rows of pins to increase the average heat transfer coefficient and to decrease thermal resistance and which causes more pressure drop definitely. The purpose is increasing the average heat transfer coefficient and the change in pressure drop, Nanofluids Compared to the base fluid. The conjugate heat transfer problem under consideration has been then studied using one other method. GAMBIT and FLUENT commercial software are exploited to model and analyze the problem. The experimental and numerical results will be compared. Keywords: Heat sink- Average convective heat transfer coefficient- Pressure drop- Constant heat flux- Al2O3/water and TiO2/water nanofluids
