بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش به مطالعه انتقال حرارت جابجایی برای جریان سیال غیرنیوتنی حاوی نانوذرات اکسید آلومینیوم در دو لوله افقی هم مرکز پرداخته شده است. از محلول کربوکسی متیل سلولز 0/5 درصد حجمی در آب به عنوان سیال پایه استفاده شده است. لایه از ماده متخلخل روی جداره های لوله قرار گرفته و این لایه ها در جهت شعاعی رشد می کنند.
همچنین جداره های لوله تحت شار حرارتی قرار دارند. در این پژوهش اثر افزایش لایه متخلخل در کسر حجمی های متفاوت و اعداد رینولدز مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.همچنین تاثیر عدد دارسی در کسر حجمی های مختلف نانوسیال در یک ضخامت مشخص از محیط متخلخل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که با افزایش عدد رینولدز و افزایش در کسر حجمی نانوسیال در یک عدد دارسی مشخص، ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش پیدا می کند.
-1 مقدمه
انتقال حرارت، انتقال جرم و انتقال ممنتوم، هر یک به طور مستقل سال هاست که توسط محققان رشته های مهندسی شیمی، مکانیک و فیزیک مورد بررسی قرار گرفته اند. همواره تلاش محققان این عرصه بر آن بوده است که به کمک روش های نوین بتوانند علمکردی مطلوب از سه پدیده فوق را به دست آورده و آن ها را افزایش دهند. به وضوح می توان مشاهده کرد که افزایش سطح انتقال می تواند یکی از موثرترین راه حل های موجود باشد. امروزه نانوساختارها با داشتن این ویژگی، علوم بنیادی جدیدی را در این زمینه پایه گذاری کرده اند. جوهر و بنای اصلی استفاده از نانوساختارها در حوزه انتقال حرارت، ساخت نانوسیالات است. پدیده انتقال حرارت به کمک نانوسیالات، مدت هاست به عنوان موضوعی آزمایشی و تئوری مطرح شده است. ریشه این موضوعات را بیان دقیق و موجز اصول بهبود انتقال حرارت تشکیل می دهد.
انسان سالیان سال از مواد گوناگون و ابتدایی مانند، استخوان، چوب، پوست حیوانات برای ساختن ابزارهای مورد نیاز خود استفاده کرده است. هم اکنون با پیشرفت علوم خواصی از مواد موجود در طبیعت کشف می شود که نیازهای امروزه بشر را تامین می کنند و علم بنا به نیاز بشر خواص متفاوتی از کشف و معرفی می کند و بعد از بررسی کلی آن خود به طراحی و تولید مواد و ابزارهایی با خواص مناسب تر می پردازد. مواد متخلخل یکی از بهترین دستاورد های بشر هستند که سالیان سال مورد استفاده بشر بوده اند ولی تاکنون خواص منحصر به فرد آنها هرگز مورد توجه بشر قرار نگرفته اند.
یکی از کاربردهای مواد متخلخل، تقویت انتقال حرارت جابجایی توسط سیال در خنک کاری تجهیزات الکترونیکی است. با توجه به رشد روز افزون سرعت کاری این تجهیزات و افزایش دمای آنها، تسریع در دفع حرارت از آنها امری اجتناب ناپذیر است، چرا که میزان عمر مفید این تجهیزات با میزان ثابت ماندن دمای آنها در محدوده قابل اطمینان ارتباط مستقیم دارد.
در عین حال با کوچکتر شدن آنها و افزایش تعداد قطعات مختلف در حجم ثابت و در نتیجه افزایش تولید حرارت بیشتر لازم است که به روش های جدیدی جهت سرعت بخشیدن به نرخ انتقال حرارت با توجه به محدودیت زمانی و وزنی پرداخت. جریان اجباری سیال بر روی منبع حرارتی باعث انتقال حرارت از منبع به سیال شده و دمای منبع حرارتی را در محدوده های ثابت نگاه خواهد داشت. در سالیان اخیر انتقال حرارت در محیط های متخلخل به دلیل برخی ویژگی های منحصر به فرد نظیر نسبت سطح به حجم و قابلیت اختلاط سیال بالا در بسیاری از مسائل مهندسی مورد بررسی قرار گرفته اند.
ارزیابی عملکرد حرارتی انتقال حرارت جابجایی اجباری در یک لوله با محیط متخلخل توسط یانگ و همکاران[ 1] 1 مطالعه و بررسی شد. آنها به منظور تعیین عملکرد انتقال حرارت اجباری، دو لوله مشابه که تحت شرط مرزی شار حرارتی یکنواخت قرار بودند را با اعمال یک هسته متخلخل در مرکز لوله برای لوله اول و اعمال یک لایه متخلخل برای یکی از دیواره ها برای لوله دوم و همچنین اعمال فرضیات تعادل حرارتی و عدم تعادل حرارتی مورد بررسی قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که استفاده از فرض شرط عدم تعادل حرارتی در یک لوله با سطح دیواره پوشیده شده با محیط متخلخل ضروری است، در حالیکه استفاده از شرط تعادل حرارتی برای پدیده انتقال در یک لوله با هسته متخلخل در مرکز کفایت می کند.
