بخشی از مقاله
چکیده
لوله حرارتی از ابزار های موثر در انتقال حرارت است. استفاده از نانو سیالات می تواند به طور چشمگیری سبب بهبود عملکرد گرمایی لوله حرارتی شود. اما میزان بهبود عملکرد، به پارامتر های نانو ذرات معلق در نانو سیال وابسته است. سه نوع نانوسیال استفاده شده، حاوی ذرات اکسید آلومینیوم، اکسید مس و نقره هستند که از آب به عنوان سیال پایه استفاده می کنند.
معادلات حاکم به روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل و با استفاده از بسته نرم افزار انسیس فلوئنت حل شده است. و نتایج آن با یکدیگر مقایسه شده است. مشاهده شده است که ذرات با سایزکوچکتر اثر بیشتری بر اختلاف دما در امتداد لوله حرارتی دارند. و مقادیر بهینه کسر حجمی و سایز ذرات جهت افزایش عملکرد لوله حرارتی مشاهده شده است. همچنین از بین سه نانوسیال استفاده شده، نانوسیال نقره به دلیل ایجاد کمترین مقاومت حرارتی و افت فشار، بهترین عملکرد را ایجاد خواهد کرد.
-1 مقدمه
لوله حرارتی وسیله ای است که می تواند مقادیر بزرگی از حرارت را با اختلاف دمای اندک به سرعت میان منبع گرم و منبع سرد انتقال دهد. مکانیزم های معمول و مرسوم انتقال حرارت در مهندسی به منظور ایجاد سرمایش و گرمایش، نیاز به توان خارجی، صرف هزینه جاری علاوه بر هزینه ساخت اولیه و در اغلب موارد دارای قطعات متحرک هستند. با این وجود، یک لوله حرارتی وسیله ای نسبتاً ساده است که بدون هیچ قسمت متحرکی، قابلیت انتقال مقادیر زیادی حرارت را در فواصل مختلف دارد. جذاب ترین مشخصه لوله حرارتی این است که در این سیستم، نیاز به انرژی خارجی نیست و لوله حرارتی فقط با اعمال حرارت فعال می شود و در عین حال دارای ضریب هدایت گرمایی موثر و بسیار بالایی است.
-1-1معرفی لوله حرارتی
لوله حرارتی حرارت را به وسیله تبخیر و میعان یک سیال عامل انتقال می دهند، یک لوله حراتی لوله خلاء شده ای می باشد که با مقدار کمی سیال عامل پر شده است. هنگامی که حرارت به اواپراتور می رسد سیال عامل تبخیر و یک گرادیان فشار در لوله ایجاد می کند. این گرادیان فشار باعث حرکت بخار در طول لوله می شود تا به کندانسور برسد، که در آنجا بخار تقطیر شده و گرمای نهان تبخیر خود را آزاد می کند. سپس سیال عامل توسط فشار مویینگی از درون فتیله به اواپراتور باز می گردد. فشار مویینگی درون فتیله بر اثر کشش سطحی سیال عامل و تغییرات انحناء سطوح تماس مایع و بخار در اواپراتور و کندانسور ایجاد می شود.
-2-1 مروری بر مطالعات انجام شده
این قسمت به بررسی مطالعات انجام شده بر روی لوله های حرارتی و نانو سیال ها اختصاص یافته است.
شفاهی و همکاران1] 1 و[2 به ارائه مدلی تحلیلی برای بررسی عملکرد لوله حرارتی تخت و لوله حرارتی استوانه ای، هنگام استفاده از نانو سیالات پرداختند و سه نوع نانو ذره مختلف با کسر حجمی های متفاوت را آزمایش کردند. نتایج بیان کننده کاهش سرعت مایع، اختلاف دمای کمتر در طول لوله حرارتی و کاهش اندازه تحت شرایط عملکردی یکسان هنگام استفاده از نانو سیالات بود.
دانگتونسونگ و ونگ وایسز[3] 2 ضریب هدایت نانو سیال TiO2 را مطالعه کردند. آنها ضریب هدایت گرمایی و لزجت دینامیکی نانو سیال را به طور تجربی و آزمایشی گزارش دادند. نانو ذرات TiO2 پراکنده در آب با کسر حجمی 0/2 الی 2 درصد در این پژوهش استفاده شد. نتایج نشان دادند که لزجت و ضریب هدایت گرمایی با افزایش غلظت ذرات افزایش می یابند و از سیال پایه بیشتر هستند. به علاوه، ضریب هدایت گرمایی نانو سیال با افزایش دما افزایش می یابد. اما بالعکس لزجت با افزایش دمای نانو سیال کاهش می یابد. علاوه بر این، ضریب هدایت گرمایی و لزجت نانو سیال کمی با مقدار پیش بینی شده از روابط موجود و داده های گزارش شده توسط محققان متفاوت بود.
مینتسا و همکاران [4] 3 ضریب هدایت گرمایی موثر نانو سیال های آلومینا و اکسید مس در سیال پایه آب اندازه گیری کردند. آنها تأثیرات نسبت حجمی، دما و ابعاد نانو ذره را مورد مطالعه قرار دادند. درصد حجمی نانو سیال مورد استفاده حداکثر تا 9 درصد در نظر گرفته شده بود. آنها نتیجه گرفتند که با افزایش نسبت حجمی و کاهش ابعاد ذرات، انتقال حرارت افزایش می یابد. در موارد ذکر شده این افزایش در دماهای بالاتر بیشتر خواهد بود.
