بخشی از مقاله
چکیده
مهمترین دغدغه کارخانه ها و صنایعی مانند میکرو الکترونیک ها انتقال حرارت - گرما - هست نانو سیالات به علت افزایش قابل توجه خواص حرارتی توجه بسیاری دارد در این پژوهش به دنبال این مسئله هستیم که نانوسیالات چه کاربردی می تواند در انتقال حرارت داشته باشد. نانو سیالات در زمینه های مختلفی از جمله الکترونیک - خنک سازی تجهیزات و دیود های لیزری توان بالا خنک سازی تراشه ها و نیمه رسانا ها - ، صنعت خودرو - خنک سازی موتور، سیال تابشی، سیال سیستم های تعلیق فرمان و... - ، تولید نیرو - خنک سازی مبدل ها - و... کابرد دارد.
نتایج این پژوهش نشان می دهد خواص قابل توجه نانو سیالات و آسان کردن فرآیند های صنعتی توسط آنها ، می توان نانو سیالات را یکی از مناسب ترین و قوی ترین انتخاب در انتقال حرارت دانست، همچنین یکی از مورد های اساسی در انتقال حرارت این است که به دلیل بالا بودن ضریب هدایتی نانو ذرات در سیال پایه توزیع پیدا کرده و ضریب هدایت حرارتی سیال را افزایش می دهد.
مقدمه
نانو ذرهای است که ابعاد آن در حدود 1 تا 100 نانومتر باشد. نانوذرات علاوهبر نوع فلزی، عایقها و نیمه هادیها، نانوذرات ترکیبی نظیر ساختارهای هستهلایه را نیز در بر میگیرند. همچنین نانوکرهها، نانومیلهها، و نانوفنجانها تنها اشکالی از نانو ذرات در نظر گرفته میشوند. نانوذرات در اندازههای پایین نانوخوشه به حساب میآیند. نانوبلورها و نقاطکوانتومی نیمههادی نیز زیرمجموعه نانوذرات هستند.
مهمترین دغدغه کارخانه ها و صنایعی مانند میکرو الکترونیک ها انتقال حرارت - گرما - هست نانو سیالات به علت افزایش قابل توجه خواص حرارتی توجه بسیاری دارد. نانو سیالات به گروه جدیدی از سیالات که قادر به انتقال حرارت می باشد گفته می شود نانو سیالات به وسیله پخش و منتشر کردن ذرات در اندازه نانو متری در سیالات متداول مبدل حرارتی به منظور افزایش ×هدایت گرمایی و بهبود عملکرد انتقال حرارت ساخته میشود.
با توجه به آنچه که مطرح شد در این پژوهش به دنبال این مسئله هستیم که نانوسیالات چه کاربردی می تواند در انتقال حرارت داشته باشد.
پیشینه پژوهش
سلیمی و سلیمی - - 1392، در مقاله ای به بررسی کاربرد های نانو سیال در فرایند های انتقال حرارت و جرم پرداخته اند.نتایج این تحقیق نشان می دهد که استفاده از نانو ذرات در سیال پایه باعث می شود که ضرایب انتقال حرارت و جرم افزایش یابد.افزایش ضرایب انتقال حرارت و جرم سبب افزایش بازده،کاهش اندازه تجهیزات و همچنین،هزینه ساخت ان ها می شود
احمد پور - - 1396 در مقاله ای به بررسی استفاده از نانو سیالات در مبدل های حرارتی پرداخته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که بهینه سازی سیستم های انتقال حرارت موجود،در اکثر مواقع به وسیله افزایش سطح ان ها صورت می گیرد که همواره باعث افزایش حجم واندازه این دستگاه ها می شود لذا برای غلبه بر این مشکل ، به خنک کننده های جدید و موثر نیاز است و نانو سیالات به عنوان راهکاری جدید در این زمینه مطرح شده اند، نانوسیالات به علت افزایش قابل توجه خواص حرارتی ،توجه بسیاری از دانشمندان را در سال های اخیر به خود جلب کرده است.
کریمی وهمکاران - 1395 - در مقاله ای به بررسی انتقال حرارت نانوسیالات وکاربرد های ان در صنعت پرداخته اند.نتایج این تحقیق نشان می دهد که موفقیت های جدید در فناوری نانو موجب شده است که مخلوط های جدیدی یا ذرات جامد در ابعاد نانو معلق در سیالات به وجود ایند که نانو سیال نامیده می شوند این نانو ذرات شناور می توانند باعث تغیر در خواص حرارتی و انتقالی سیالات پایه شوند
سوسپانسون
سوسپانسیون یا تعلیق یا اویزش به مخلوط کلوئیدی جامد در مایع گفته می شود - به مخلوط غیر همگنی که از پخش شدن ذرات جامد در مایع به وجود می اید.
سوسپانسیون ها در حالت عادی نا پایدار هستند پس از مدتی نگهداری در حالت سکون کلوئید ها لخته و ته نشین میشوند در اثر این پدیده فاز مایع از جامد جدا شده.
ویژگی سوسپانسیون ها :
:1محلول کدری هستند چون ملکول های ماده حل شونده از حلال بزرگترند به همین علت نور از ان ها عبور نمی کند
:2 ناپایدار هستند یعنی پس از زمان کوتاهی ذرات جامد از مایع جدا شده و ته ظرف جمع میشوند
:3 مخلوط ناهمگنی است که از ذره های جامد معلق در اب تشکیل میشوند
همرفت - Convection -
یک فرایند اساسی برای انتقال گرما در سیال ها است این فرایند در تعداد زیادی از پدیده های طبیعی از قبیل گردش هوا در اتمسفر و گردش اب در اقیانوس ها نقش اساسی دارد و در کاربرد های فناورانه بیشماری که در ان ها سرد کردن و عایق گرمایی مهم هستند.اضافه کردن مقداری نانو ذرات به صورت سوسپانسیون به یک سیال و به اصطلاح ایجاد یک نانو سیال قدرت انتقال گرمای سیال را به شدت افزایش می دهد نانو سیالات به اسانی می توانند در حالت کم یا در حالت زیاد تنظیم شوند میزان هدایت گرمایی یک نانو سیال بر مبنای غلظت دمای عملیاتی و اندازه نانو ذرات پخش شده در سیال می باشد.
×نانو سیالات
نانو سیالات گونه جدیدی از محیط های انتقال حرارت است که توانایی بسیار زیادی در انتقال حرارت از خود نشان می دهند این سیالات با افزودن ذرات فلزی و غیر فلزی در مقیاس نانو به سیال پایه تحت تکنیک های خاص تولید می شوند و این ذرات به ×صورت سوسپانسیون باقی می مانند و مسئله سائیدگی در تجهیزات و خطوط انتقال ایجاد نمی نمایید
خواص نانو سیالات
چهار خاصیت ترموفیزیکی سیال وجود دارد که با افزودن نانوذرات به سیال پایه، مقدارشان تغییر می کند. این خواص عبارتند از: ×چگالی، ویسکوزیته، ضریب هدایت حرارتی و گرمای ویژه.
نانوذرات باعث افزایش این خواص به جز گرمای ویژه می شود که این خاصیت با افزودن نانوذرات کاهش مییابد. درصد این افزایش ×به عوامل مختلفی از جمله درصد حجمی نانوذرات، خواص نانوذرات، خواص سیال پایه و دما بستگی دارد.
کار برد نانو سیالات در مبدل های حرارتی
:1 استفاده از نانو سیالات می تواند به دلیل شدت انتقال حرارت زیاد ان ها مصرف اب صنایع را به طور چشمگیری کاهش دهد
:2 تبعیت شدید هدایت حرارتی نانو سیالات از دما و افزایش تقریبا سه برابری فلاکس حرارتی در مقایسه با سیالات معمولی است
ضریب انتقال حرارت هدایتی سیالات - - K نسبت به جامدات پایین است از طرف دیگر ذرات جامد ریز کریستالی ضریب هدایتی در حدود31 برابر هدایت سیال دارند
