عنوان پایان‌نامه
بررسی عملی تاثیر استفاده از نانو سیال در مبدل های حرارتی لوله ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 949.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45878
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- رضا اسدی ملکشاه
- استاد راهنما
- مجتبی شریعتی نیاسر
- چکیده
- نانوسیالات محلول¬های کلوئیدی هستند که حاوی مقادیر کمی از نانوذرات در سیالات متداول انتقال حرارت، شامل آب و اتیلن گلایکول می¬باشند و موجب افزایش انتقال حرارت جابجایی می¬شوند. در مقایسه با سیال پایه، تحقیقات متعددی بر روی افزایش ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیال و تاثیر دما بر روی ضریب هدایت حرارتی موثر صورت گرفته است. به هر حال در عمل، مکانیسم رسانش حرارتی به تنهایی پاسخگوی بهبود انتقال حرارت جابجایی نمی¬باشد لذا در این تحقیق هدف بررسی بهبود ضریب انتقال حرارت جابجایی می¬باشد. در این تحقیق به صورت تجربی ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیالات آب مقطر Al2O3-? و آب مقطر-SiO2مورد بررسی قرار گرفت. ضریب انتقال حرارت جابجایی هر دو نوع نانوسیال در کسرحجمی¬های 1/0، 5/0، 0/1 و 5/1 درصد، با استفاده از یک مبدل حرارتی لوله¬ای و تحت رژیم جریان آشفته به دست آمد. تاثیر دبی جریان در محدوده 72/1-07/1 لیتر بر دقیقه، غلظت حجمی نانوذرات، جنس نانوذرات و کسر حجمی در دماهای °C35، ?C45 و°C55 مورد بررسی قرار گرفت. میانگین اندازه ذرات Al2O3-?و SiO2 به ترتیب nm40 و nm14 می¬باشد و آزمایشات در محدوده رینولدز 10100-5200 انجام شد. نتایج نشان داد که ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال بیشتر از سیال پایه است. ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال با افزایش کسر حجمی نانوذرات و دبی جریان نانوسیال، بیشتر می¬شود و با افزایش دمای نانوسیال کاهش می¬یابد. نانوذره Al2O3-?بهبود بیشتری در مقایسه با SiO2 نشان می¬دهد. بیشترین میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی 32 درصد می¬باشد که برای نانوسیال آب مقطر-Al2O3-?و به ازای کسر حجمی 5/1 درصد به دست آمد.
- Abstract
- Nanofluids are colloidal solutions which contain a small volume fraction of suspended nanoparticles in heat transfer liquids, such as water or ethylen glycol which results to increase the rate of heat transfer by convection between the fluid and the surface. Compared with the base fluid, numerous experiments have generally indicated an increase in effective thermal conductivity and a strong temperature dependence of the static effective thermal conductivity. However, in practical applications, a heat conduction mechanism may not be sufficient for heat transfer improvement in many industrial processes. Thus the thermal performance under convective heat transfer conditions becomes our main task. The present work is an experimental study on the forced convective heat transfer of a nanofluid consisting of distilled water and ?-Al2O3and SiO2 nanoparticles. The heat transfer coefficient of ?-Al2O3-distiiled water and SiO2-distilled water nanofluids containing 0.1%, 0.5%, 1.0% and 1.5% volume concentration flowing in a tubular exchanger under turbulent flow conditions are investigated. The effect of volume flow rate ranging from (1.07 L/min to 1.72 L/min), volume concentration of nanoparticles, material of nanoparticles and the effect of temperature at 35 ?C, 45 °C and 55 ?C on the heat transfer coefficient are studied. Average particle sizes of ?-Al2O3 and SiO2 used in this present study are 40 nm and 14 nm, respectively. Experiments were conducted in the Reynolds number range of 5200-10100. The results show that the convective heat transfer coefficient of nanofluid is higher than that of the base fluid. The heat transfer coefficient of the nanofluid increases with volume fraction of nanoparticles and flow rate of the nanofluid and increase with a decrease in the nanofluid temperature.The ?-Al2O3 nanoparticle showed higher enhancement with respect to SiO2. The maximum enhancement of convective heat transfer coefficient is 32% and achieved with ?-Al2O3-distilled water nanofluid in 1.5% volume concentration.
