۹۶۳۸/۵۸۸۲۳
سیال غیرنیوتنی با ۴ درصد اکسید مس
۶۲۵۸/۳۷۹۶۵
۵۸۹۸/۵۰۸۳۸
۷۵۸۸/۶۲۲۶۶
شکل ۴-۸ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین برای ذرات با اندازه ۹۰ نانومتر
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره ۹۰ نانومتر، از ۱ درصد به ۳ درصد در رینولدز ۳۰۰۰، ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین افزایش مییابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰ و برای رینولدز ۶۰۰۰ ، ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین افزایش مییابد. در غلظت ثابت ۱ درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۳۰۰۰ به ۴۵۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین افزایش و با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ نیز ضریب انتقال حرارت جا به جایی افزایش مییابد. همانطور که از شکلهای ۴-۶ تا ۴-۸ پیداست، با افزایش غلظت نانوسیال در رینولدز ثابت، ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین افزایش مییابد.
شکلهای ۴-۹ تا ۴-۱۱ عدد ناسلت میانگین محاسبه شده برای نانوسیال غیرنیوتنی حاوی ذرات ۳۰، ۶۰ و ۹۰ نانومتری اکسید مس با غلظتهای حجمی ۱، ۳ و ۴ درصد، در رینولدزهای ۳۰۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ را نشان میدهد.
شکل ۴-۹ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر عدد ناسلت میانگین برای ذرات با اندازه ۳۰ نانومتر
با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره ۳۰ نانومتر، از ۱ درصد به ۳ درصد در رینولدز ۳۰۰۰، عدد ناسلت میانگین افزایش مییابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰ و برای رینولدز ۶۰۰۰، عدد ناسلت میانگین افزایش مییابد. در غلظت ثابت ۱درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۳۰۰۰ به ۴۵۰۰ عدد ناسلت میانگین افزایش و نیز با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ عدد ناسلت میانگین افزایش مییابد.
شکل ۴-۱۰ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر عدد ناسلت میانگین برای ذرات با اندازه ۶۰ نانومتر
شکل ۴-۱۱ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر عدد ناسلت میانگین برای ذرات با اندازه ۹۰ نانومتر
با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره۶۰ و۹۰ نانومتر، از ۱ درصد به ۳ درصد در رینولدز ۳۰۰۰، عدد ناسلت میانگین افزایش مییابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰ و برای رینولدز ۶۰۰۰، عدد ناسلت میانگین افزایش مییابد. در غلظت ثابت ۱درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۳۰۰۰ به ۴۵۰۰ عدد ناسلت میانگین افزایش و نیز با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ عدد ناسلت میانگین افزایش مییابد.
همانگونه که انتظار میرفت و از شکلهای ۴-۹ تا ۴-۱۱ پیداست، با افزایش غلظت، عدد ناسلت افزایش مییابد.
عمده‌ترین دلیل اختلاف بین نتایج تحقیقات عددی و شبیه سازیها در نانوسیالات با نتایج آزمایشگاهی، مربوط به اختلاف در محاسبه خواص ترموفیزیکی و از جمله مهمترین این خواص ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات است. زیرا هیچ‌کدام از روابط موجود برای تعیین ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات به تنهایی قادر به پیش‌بینی دقیق این خاصیت در شرایط واقعی مختلف نیستند.
به طور کلی از مقایسه شکلهای ۴-۶ تا ۴-۸ میتوان گفت که اثر افزایش غلظت نانوذرات با افزایش اندازه ذرات رو به کاهش است. به عبارت دیگر با افزایش اندازه ذرات تأثیر استفاده از نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال کاهش می یابد. بنابراین می توان پیش بینی کرد که در استفاده از ذراتی با اندازه های بزرگتر، این روند نزولی چشمگیرتر خواهد بود. این موضوع در شکل ۴-۸ به روشنی قابل مشاهده است. در شکل ۴-۸ و در رینولدز ۶۰۰۰ مشاهده می‌شود که استفاده از ذرات ۹۰ نانومتری و با غلظت ۱ درصد عملاً هیچگونه تأثیری بر ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال نداشته است. نکته دیگری که از شکل ۴-۷ قابل استنتاج است این است که با افزایش عدد رینولدز و در اندازه های ثابت برای نانوذرات، برای رسیدن به ضریب انتقال حرارت بالاتر نیاز به غلظتهای بالاتری از نانوذرات است اما در رینولدزهای پایینتر، استفاده از غلظتهای پایینی از نانوذرات هم اثری مطلوبی بر افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی دارد.
۴-۶ تأثیر اندازه نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی
در این بخش به بررسی و تحلیل نتایج ناشی از تغییرات اندازه ذرات می‌پردازیم. شکلهای ۴-۱۲ تا ۴-۱۴ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین نانوسیال غیرنیوتنی با اندازه نانوذره ۳۰، ۶۰ و ۹۰ نانومتر در رینولدزهای ۳۰۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ را نشان میدهد.
شکل ۴-۱۲ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین نسبت به تغییر اندازه نانوذرات در رینولدز ۳۰۰۰
شکل ۴-۱۲ تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین نانوسیال غیرنیوتنی مورد بحث را نسبت به تغییر غلظت نانوسیال و تغییر اندازه ذرات در رینولدز ۳۰۰۰ نشان میدهد. نمودار مذکور برای ذراتی با اندازه های ۳۰، ۶۰ و ۹۰ نانومتر و غلظتهای ۱، ۳ و ۴ درصد حجمی تنظیم شده است. مشاهده می شود که در ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین، همزمان با کاهش اندازه ذرات افزایش یافته است. آزمایشهای تجربی نشان دادهاند که با افزودن نانوذرات به سیال پایه مقدار انتقال حرارت افزایش مییابد. دلایل این افزایش را در نانوسیالات به تشدید اغتشاش چرخابهها، کوچک شدن ضخامت لایه‌مرزی، پراکندگی معکوس نانوذرات معلق، افزایش قابلملاحظه ضریب هدایت حرارتی و نیز ظرفیت حرارتی سیال ربط دهند. [۴۰]. به همین دلایل ضریب انتقال حرارت جا به جایی نانوسیالات را تابعی از خواص، ابعاد و جز حجمی نانوذرات معلق و سرعت جریان میتوان در نظر گرفت. نانوسیالات بیشتر شبیه یک سیال رفتار می کند تا یک مخلوط متداول جامد–مایع که در آن ذرات نسبتا بزرگ با ابعاد میکرومتر یا میلی‌متر پراکنده‌شده‌اند. با این‌وجود نانوسیال دارای طبیعت یک سیال دو فازی بوده و برخی از مشخصات مخلوطهای جامد–مایع را نیز دارا میباشد.
شکل ۴-۱۳ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین نسبت به تغییر اندازه نانوذرات در رینولدز ۴۵۰۰
جریان نانوسیال تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند جاذبه حرکت براونی، نیروی اصطکاک بین سیال و ذره، پدیده نفوذ براونی و پراکندگی قرار میگیرد.حرکت اتفاقی نانوذرات معلق نرخ تبادل انرژی در سیال را افزایش میدهد.
شکل ۴-۱۴ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به جایی میانگین نسبت به تغییر اندازه نانوذرات در رینولدز ۶۰۰۰
پراکندگی موجب تخت شدن توزیع دما گشته و گرادیان دمای بین دیواره و سیال را افزایش داده و سبب افزایش نرخ انتقال حرارت می شود. همانطور که از مقایسه سه شکل ۴-۱۲ تا ۴-۱۴ مشاهده می شود، با افزایش عدد رینولدز ضریب انتقال حرارت جا به جایی افزایش قابل توجهی مییابد. صرفنظر از افزایش چشمگیر ضریب انتقال حرارت جا به جایی نانوسیال با افزایش عدد رینولدز، مشاهده می شود که در یک رینولدز ثابت این ضریب همزمان با کاهش اندازه ذرات افزایش یافته است. با مشاهده فاصله بین نقاط در هر شکل در مییابیم که این فاصله در شکل ۴-۱۴ بیش از دو شکل دیگر است. به عبارتی دیگر تأثیر اندازه ذرات بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی نانوسیال غیرنیوتنی در تحقیق حاضر، در رینولدزهای بالاتر بیشتر است. بنابراین در رینولدزهای بالاتر کاهش اندازه ذرات اثر بهتری بر افزایش ضریب انتقال حرارت نانوسیال نشان میدهد. کاهش اندازه ذرات بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی نانوسیال مورد تحقیق در هر سه شکل موثر بوده و موجب افزایش این ضریب شده است.
۴-۷ تأثیر عدد رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی نانوسیال و عدد ناسلت
در این بخش به نقش عدد رینولدز در افزایش ضریب انتقال حرارت جا به جایی نانوسیال غیرنیوتنی مورد تحقیق و همچنین تأثیر آن بر عدد ناسلت می‌پردازیم.
شکل ۴-۱۵ اثر رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی موضعی نانوسیال در غلظت ۱ درصد حجمی ذرات و اندازه ۳۰ نانومتر
شکل ۴-۱۶ اثر رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی موضعی نانوسیال در غلظت ۱ درصد حجمی ذرات و اندازه ۶۰ نانومتر
شکل ۴-۱۷ اثر رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به جایی موضعی نانوسیال در غلظت ۱ درصد حجمی ذرات و اندازه ۹۰ نانومتر
در شکلهای ۴-۱۵ تا ۴-۱۷ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به جایی نانوسیال غیرنیوتنی در طول لوله، برای سه عدد رینولدز ۳۰۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ رسم شده‌اند. هریک از این شکل‌ها در اندازه ذره های ۳۰، ۶۰ و ۹۰ نانومتری و غلظت ۱ درصد نانوذرات اکسید مس موجود در محلول رسم شده‌اند.
شکل ۴-۱۸ اثر رینولدز بر عدد ناسلت موضعی نانوسیال در غلظت ۱ درصد حجمی ذرات و اندازه ۳۰ نانومتر
شکل ۴-۱۹ اثر رینولدز بر عدد ناسلت موضعی نانوسیال در غلظت ۱ درصد حجمی ذرات و اندازه ۶۰ نانومتر
