کاربرد نانوسیالات در افزایش انتقال حرارت

اختصاصی از فی موو کاربرد نانوسیالات در افزایش انتقال حرارت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

آشنائی با خواص و کاربردهای نانو سیالات در افزایش انتقال حرارت:

مقدمه:
گروهی جدید از سیالات که قادر به افزایش انتقال حرارت می‌باشند، نانوسیال نامیده می‌شوند. نانوسیالات به‌وسیلة پخش و منتشر کردن ذرات در اندازه‌های نانومتری در سیالات متداول منتقل کنندة گرما، به‌منظور افزایش هدایت گرمایی و بهبود عملکرد انتقال حرارت، ساخته می‌شوند .
نتایج آزمایش‌هایی که در رابطه با نحوة انتقال حرارت بر روی چندین نمونة نانوسیال انجام شد، نشان می‌دهد که عملکرد نانوسیالات در انتقال حرارت عموماً بیشتر از آن چیزی است که به‌صورت نظری پیش‌بینی شده است. این واقعیت یک کشف اساسی در مسئلة انتقال حرارت می‌باشد .
تأثیر فناوری نانو بر ذرات و موادی که با این تکنولوژی تولید میشوند به حدی است که میتوان این گونه مواد را نسبت به مواد مشابه در سایز ماکرو مولکولی را مجزا دانست و خواص جدیدی برای آنها تعریف نمود. از جمله خواص تحت تأثیر از فناوری نانو میتوان به خواص شیمی فیزیکی ذرات نانومتری و سیالت حاوی آنها اشاره نمود که نسبت به مواد ماکرو مولکولی تفاوت‌های فراوانی دارند. مکانیزم هدایت در سیالات در مقیاس ماکرو مولکولی بسیار پایین است چرا که ضریب انتقال حرارت هدایتی سیالات (K) نسبت به جامدات بسیار پایین است. از طرف دیگر ذرات و جامدات ریز کریستالی ضریب هدایتی در حدود 31 برابر هدایت سیالات را دارند به این ترتیب می توان ضریب هدایت سیالات را با استفاده از ذرات سوسپانس شده در آنها تا حدود زیادی افزایش داد. این ذرات اکسیدهای فلزی از جنس (Al2O3,Cu,CuO) میتوانند باشند یا میتوان به جای آنها از نانو لوله‌های کربنی معلق در سیال استفاده نمود. استفاده از نانو ذرات در سیالات باعث افزایش ضریب انتقال حرارت شده و به تبع آن افزایش انتقال حرارت و کاهش هزینه‌های تولید و عملیاتی (C.P.C و O.P) میشود افزایش انتقلا حرارت باعث افزایش بازده میشود. بنابراین توان مورد نیاز پمپ و سطح انتقال حرارت کاهش مییابد که این به نوبه خود باعث کاهش هزینه های ثابت (F.C.I) میشود. همچنین افزایش بازده باعث کنترل هرچه بهتر حرارت انتقلا یافته میشود که اثرات سوء انرژی بر محیط را کاهش میدهد.

نانوسیالات و کامیون های پیشرفته
به علت نیاز به موتورهایی با نیروی بیشتر، تولید کنندگان کامیون دائماً در جستجوی راه‌هایی برای گسترش طرح‌های آیرودینامیک در وسایل نقلیه‌شان هستند. از جمله تلاش‌ها در این زمینه معطوف به کاهش مقدار انرژی مورد نیاز جهت مقابله با مقاومت‌های بالا می‌باشد. در یک کامیون سنگین معمولی، با سرعت 110 کیلومتر در ساعت، در حدود 65 درصد کل بازده موتور، صرف غلبه بر کشش‌های آیرودینامیک می‌شود که یکی از دلایل بزرگ این امر مقاومت هوا می‌باشد .
در سیستم‌های خنک کننده، با توجه به نوع سیال مورد استفاده رادیاتورهای متفاوتی مورد نیاز است. جهت انتقال حرارت از موتور به رادیاتور و در نهایت آزاد شدن این حرارت به محیط اطراف، به کارگیری سیالات با ظرفیت‌های گرمایی بالا ضروری می‌باشد .

نانوسیالات فلزی و موتورهای خنک‌کننده
ویژگی‌های موتورهای دیزلی از نظر محدودیت در واکنش‌ها و راندمان کار به سرعت در حال دگرگون شدن است. سیستم‌های خنک‌کننده باید بتوانند تحت دماهای بالاتر کار کرده و مقادیر بیشتری گرما به محیط اطراف منتقل کنند. انداز? رادیاتورها نیز باید کاهش یابد تا تجهیزات اضافی کامیون‌ها حذف شده و رفت‌و‌آمد با آنها ساده‌تر گردد. به‌طور واقع‌بینانه، محصور کردن نیروی خنک‌کنند? بیشتر در فضای کمتر، تنها با به کار بردن فناوری‌‌های جدیدی مانند نانوسیالات ممکن خواهد بود .
کاربرد دیگر این مدل‌سازی‌ها، پیش‌بینی میزان هدایت گرمایی یک نانوسیال بر مبنای غلظت، دمای عملیاتی و انداز? نانوذرات پخش شده در سیال می‌باشد. از این گذشته این امکان وجود دارد که خواص نانولایه‌هایی که روی سطح نانوذرات معلق تشکیل می‌شوند، عاملی برای افزایش بیشتر هدایت گرمایی نانوسیالات می باشد .
دو مکانیزم کلیدی حرکت براونی و نانولایه‌ها، توأماً از مهم‌ترین عوامل افزایش هدایت گرمایی سیالات انتقال دهند? گرما می‌باشند .
محققان آزمایشگاه آرگون در حال بررسی خطرات احتمالی نانوسیالات برای سیستم های رادیاتور می‌باشند. آنها موفق به ساخت وسیله‌ای شدند که قادر به اندازه‌گیری و آزمایش تأثیرجریان‌های خنک کنند? متفاوت بر عملکرد یک رادیاتور می‌باشد .
تحقیقات آینده بیشتر بر روی جنس نانوذرات به کار‌‌رونده در ساخت نانوسیالات از جمله ذرات آلومینیوم و نانوذرات اکسید فلزی روکش شده متمرکز خواهد شد .

مروری بر تأثیرات نانو ذرات فلزی در انتقال حرارت نانو سیالات
تأثیر فناوری نانو بر ذرات و موادی که با این تکنولوژی تولید میشوند به حدی است که میتوان این گونه مواد را نسبت به مواد مشابه در سایز ماکرو مولکولی را مجزا دانست و خواص جدیدی برای آنها تعریف نمود. از جمله خواص تحت تأثیر از فناوری نانو میتوان به خواص شیمی فیزیکی ذرات نانومتری و سیالت حاوی آنها اشاره نمود که نسبت به مواد ماکرو مولکولی تفاوت‌های فراوانی دارند. مکانیزم هدایت در سیالات در مقیاس ماکرو مولکولی بسیار پایین است چرا که ضریب انتقال حرارت هدایتی سیالات (K) نسبت به جامدات بسیار پایین است. از طرف دیگر ذرات و جامدات ریز کریستالی ضریب هدایتی در حدود 31 برابر هدایت سیالات را دارند به این ترتیب می توان ضریب هدایت سیالات را با استفاده از ذرات سوسپانس شده در آنها تا حدود زیادی افزایش داد. این ذرات اکسیدهای فلزی از جنس (Al2O3,Cu,CuO) میتوانند باشند یا میتوان به جای آنها از نانو لوله‌های کربنی معلق در سیال استفاده نمود. [1] استفاده از نانو ذرات در سیالات باعث افزایش ضریب انتقال حرارت شده و به تبع آن افزایش انتقال حرارت و کاهش هزینه‌های تولید و عملیاتی (C.P.C و O.P) میشود افزایش انتقلا حرارت باعث افزایش بازده میشود. بنابراین توان مورد نیاز پمپ و سطح انتقال حرارت کاهش مییابد که این به نوبه خود باعث کاهش هزینه های ثابت (F.C.I) میشود. همچنین افزایش بازده باعث کنترل هرچه بهتر حرارت انتقلا یافته میشود که اثرات سوء انرژی بر محیط را کاهش میدهد.