مقدمه ای بر کاربردهای نانوسیال در انتقال حرارت

سیال های رایج مانند آب ، روغن ها و اتیلن گلیکول که معمولا به عنوان واسط انتقال حرارت مورد استفاده قرار میگیرند، توانایی محدودی از لحاظ خواص حرارتی دارند که اولین مانع برای فشرده کردن و افزایش کارایی مبدل های حرارتی است. یکی از روش های شناخته شده بهبود انتقال حرارت ، افزودن نانو ذرات به داخل سیال است. این روش در مورد سیالاتی که از ذرات در اندازه های میلیمتر یا میکرومتر استفاده میکنند به دلیل پایداری کم و ته نشینی سریع و همچنین انسداد مجاری جریان و افزایش شدید افت فشار در جریان مورد استقبال قرار نگرفت.  اما از سال 1955 گونه ای جدیدی از سیالات به نام نانوسیال معرفی شد که در آن ذرات جامد در ابعاد نانو با ضریب رسانایی بالا و با نسبت حجمی رقیق در سیال پراکنده شوند. نانوسیالات رفتار کاملا متفاوتی نسبت به مخلوط سیالات با ابعاد میکرو و بزرگتر دارند.

میزان انتقال حرارت نانوسیالات بر اساس نتایج آزمایشگاهی موجود سیار بیشتر از مقادیر پیش بینی شده بر اساس روابط تئوری موجود برای انتقال حرارت مخلوط های دوفاز معمولی است. که یکی از دلایل آن افزایش سطح موثر ذرات نانو نسبت به ذرات میکرو و یا میلیمتری است.

برای بررسی و شبیه سازی نانوسیال دو رویکرد مطرح شده است. اولین رویکرد رویکرد دوفازی است که امکان فهم عملکرد فرایند انتقال حرارت در هر دوفاز مایع و ذرات جامد را فراهم میکند ولی این رویکرد نیاز به زمان پردازش و همچنین ظرفیت سخت افزاری بالایی نیاز دارد.

رویکرد دوم جهت شبیه سازی نانوسیالات  رویکرد تک فاز است. در این رویکرد مجموعه نانوسیال به عنوان یک سیال تک فاز درنظر گرفته میشود

در این روش، میدان سرعت ذرات و سیال یکسان درنظر گرفته میشود و خواص برای کل سیال درنظر گرفته میشود.

در شبیه سازی حالت تک فاز نیاز به پردازش کمتری میباشد .

در زیر برخی از فلزاتی که به عنوان نانو ذرات در سیال پایه اضافه میشوند به همراه ضریب هدایت حرارتی آنها آورده شده است.

======================= لینک مطالب مرتبط با شبیه سازی در فلوئنت =======================

 شبیه سازی سیال غیر نیوتنی در لوله مارپیچ با فلوئنت
طراحي مبدل هاي حرارتي صفحه اي با سيالات غير نيوتني
پروژه بررسی اثر هندسه دودکش بر کاهش افت فشار و افزایش راندمان در فلوئنت

جریان سیال غیر نیوتنی حول کره در فلوئنت
پروژه شبیه سازی جریان حول استوانه چرخان و ساکن با فلوئنت
شبیه سازی پر کردن مخزن به روش کسر حجمی
پروژه شبیه سازی جریان دوفازی در لوله خمیده با فلوئنت
پروژه شبیه سازی جوشش با استفاده از فلوئنت
شبیه سازی نانوسیال در فلوئنت
مقدمه ای بر کاربردهای نانوسیال در انتقال حرارت
===================================================================

 

Thermal conductivity of some materials, base fluids and nanofluids
=================================

فلزات و ضریب هدایت حرارتی انها
Materials Thermal conductivity (W/mk)
Metallic Materials Copper 401
Silver 429
Nonmetallic Materials Silicon 148
Alumina (Al2O3) 40
Carbon Carbon Nano Tubes (CNT) 2000
Water 0.613
Ethylene glycol (EG) 0.253

==============================

سیال پایه ذرات نانو
Base fluids
Engine oil (EO) 0.145
Water/Al2O3 (1.50) 0.629
EG/ Al2O3 (3.00) 0.278
EG-Water/Al2O3 (3.00) 0.382
Water/TiO2 (0.75) 0.682
Nanofluids

(Nanoparticle
concentration %)
Water/ CuO (1.00) 0.619

این سیالات بطور گسترده اس در صنایع مختلف مانند اتومبیل سازی ، سیستم های تهویه مطبوع ، نیروگاه های حرارتی ، راکتو های هسته ای و ...مورد استفاده قرار میگیرند.

آموختن روش های مدلسازی این نوع سیالات با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی کمک شایانی جهت پیش بینی رفتار این نوع سیالات خواهد کرد. برای شبیه سازی نانوسیالات میتوان  از کد های UDF در نرم افزارهایی مانند انسیس فلوئنت استفاده کرد.

مطالب مرتبط

شبیه سازی نانوسیال در فلوئنت

 

دیدگاه خود را بنویسید

دیدگاه پس از تائید مدیریت منتشر می شود.