عنوان پایان‌نامه
مطالعه عددی و تجربی تاثیر درصد حجمی نانو ذرات بر انتقال حرارت جابجایی اجباری نانو سیالات در چاه حرارتی مینیاتوری با کانال های موازی مستطیلی شکل
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1872;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47130
- تاریخ دفاع
- ۱۲ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- سیدمحمد حسینی هاشمی
- استاد راهنما
- مهدی اشجعی
- چکیده
- در این پایان نامه، تاثیر استفاده از نانوسیال سیلیکا در افزایش نرخ انتقال حرارت جابه جایی اجباری از چاه حرارتی مینیاتوری پلیت فین، به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار از یک شبکه جریان با قابلیت کنترل دبی و دمای ورودی استفاده شد. همچنین به کمک یک هیتر بلاک، یک سطح شار ثابت برای شبیه سازی چیپهای الکترونیکی ساخته شد. از آب مقطر و نانوسیال سیلیکا با درصد حجمی نانوذرات بین 5/3 تا 5 به عنوان سیال خنک کننده استفاده گردید. دمای ورودی و خروجی چاه حرارتی و همچنین دمای چند نقطه از سطح آن به کمک ترموکوپلهای نوع K اندازه گیری و ثبت شد. استفاده از مقادیر اندازه گیری شده در معادلات مربوطه نشان داد که ضریب انتقال حرارت جابه جایی متوسط در رژیم جریان آرام برای نانوسیال با درصد حجمی های مختلف، بین 3/14 تا 5/38 درصد بیشتر از آب مقطر است. مسئله انتقال حرارت مزدوج مورد مطالعه به دو صورت دیگر نیز مورد تحلیل قرار گرفت. ابتدا با استفاده از روش میانگین گیری و مدل محیط متخلخل، معادلات حاکم بر مسئله استخراج و به کمک ترکیبی از روشهای اسپکترال و تفاضل محدود حل شد. در روش دوم، با استفاده از نرم افزارهای GAMBIT و FLUENT، چاه حرارتی مورد نظر مدل سازی و تجزیه و تحلیل گردید. تطابق خوبی بین نتایج حاصل از این دو روش و آزمایش مشاهده گردید. با استفاده از کد عددی نوشته شده، تاثیر پارامترهای موثر بر عملکرد چاه حرارتی بررسی شد و مشخص گردید که نرخ انتقال حرارت با افزایش نسبت ارتفاع به عرض کانال و همچنین تخلخل افزایش پیدا می کند. در نهایت افت فشار داخل چاه حرارتی نیز به کمک نتایج FLUENT به دست آمده و مشخص شد که افت فشار در مورد نانوسیالات به دلیل دارا بودن ویسکوزیته بیشتر نسبت به آب، بیشتر است.
- Abstract
- In this thesis, effect of using silica nanofluids on increasing the forced convection heat transfer rate from a miniature plate fin heat sink has been investigated numerically and experimentally. A flow loop with adjustable flow rate and 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 silica nanofluids, with nanoparticle volume fractions of 3.5, 4, 4.5 and 5 percents, are chosen as coolants. Type K thermocouples are employed to measure inlet, outlet, and heat sink’s surface temperatures. Substituting obtained values in appropriate formulas shows that the average convective heat transfer coefficient in laminar flow for nanofluids are between 14.3 to 38.5 percent higher than that for distilled water. The conjugate heat transfer problem under consideration has been then studied using two other methods. The first, utilizing the volume averaging technique and porous medium approach, the problems governing equations have been derived and solved numerically by means of a combination of spectral collocation methods and finite difference schemes. The second, GAMBIT and FLUENT commercial software are exploited to model and analyze the problem. Acceptable agreement has been observed between the experimental and numerical results. Thus, the numerical code is used to investigate the effect of important variables on the performance of miniature heat sinks. In this way, it is found that increasing channel’s aspect ratio and heat sink’s porosity has a positive effect on the heat transfer rate. At last, pressure drop values are obtained consulting FLUENT’s results and it is determined that nanofluid’s pressure drop is higher than water’s due to its greater viscosity.
