بررسی انتقال حرارت جابجایی اجباری در حالت جریان آرام نانوسیال در کانال با مقطع مثلثی با دو ضلع شارثابت و یک ضلع دماثابت

فهرست مطالب

فصل1:مقدمه

1-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………2

1-2-کاربردهای نانوسیال………………………………………………………………………………..5

1-3-روشهای تهیه نانوذرات……………………………………………………………………………. 6

1-4-توزیع  نانوذرات در سیال پایه………………………………………………………………………9

فصل 2: مروری بر پیشینه تحقیق

2-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………12

2-2-مطالعات عددی انتقال حرارت جابجایی در مقیاس نانو………………………………………..12

2-3- مطالعات تجربی انتقال حرارت جابجایی در مقیاس نانو……………………………………..15

2-4-تحقیقات انجام شده در زمینه ضریب هدایت حرارتی…………………………………………19

2-5-نتیجه گیری………………………………………………………………………………………22

فصل 3: مبانی تحلیل

3-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………….24

3-2- انتقال حرارت جابجایی در جریان داخلی درون کانال………………………………………..24

3-3-معادلات حاکم بر جریان سیال در یک کانال…………………………………………………..24

3-4-شرایط توسعه یافتگی در کانال…………………………………………………………………26

3-5-روشهای مدلسازی جریان نانوسیال……………………………………………………………27

3-6-بیان مساله……………………………………………………………………………………….33

3-7-روش حل…………………………………………………………………………………………34

فصل4: نتایج

4-1-استقلال شبکه……………………………………………………………………………………37

4-2-صحت سنجی……………………………………………………………………………………37

4-3- بررسی اثر نانوسیال بر میزان سرعت و افت فشار جریان…………………………………46

4-4-نتایج……………………………………………………………………………………………..64

 

فصل 5: جمع­بندی و پیشنهادها

5-1-مقدمه………………………………………………………………………………………….70

5-2-روش تکفاز………………………………………………………………………………………..70

5-3- اثر تغییر قطر نانوذرات بر میزان انتقال حرارت…………………………………………..70

5-4- اثر تغییر کسرحجمی نانوذرات بر میزان انتقال حرارت……………………………………70

5-5- تاثیر نانوسیال بر میزان افت فشار در طول کانال…………………………………………..71

5-6- تاثیر نانوسیال بر میزان ماکزیمم سرعت جریان در مقطع توسعه یافته…………………….71

5-7-جمع بندی………………………………………………………………………………………….72

5-8-پیشنهادها……………………………………………………………………………………………72

مراجع…………………………………………………………………………………………………….73

فهرست جداول

صفحه

• جدول:  مقايسه خواص ميکرو سيالات با نانو سيالات                                               4

4-1-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت 3 وجه

 برای سیال آب خالص                                                                                                                44

4-2-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت 3 وجه

 برای نانوسیال باکسر حجمی 1%                                                                           45

4-3-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت 3 وجه

برای نانوسیال باکسر حجمی 2%                                                                            46

4-4-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت 3 وجه

برای نانوسیال باکسر حجمی 4%                                                                            47

4-5-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت بر روی صفحه داغ(وجه کف

 با دمای ثابت)، در حالت  r_q=1   و d_p=80  برای سیال آب خالص                                      58

4-6-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت بر روی صفحه داغ(وجه کف با دمای ثابت)، در حالت  r_q=1   و d_p=80  برای نانوسیال با کسرحجمی 4%                                   59

 

 

 

فهرست اشکال

  صفحه

2-1-    شکل: ميکرو گراف نانوسيال روغن ترانسفورماتور- مس در PH=6.3، (a) براي غلظت

2 درصد و (b) براي غلظت 5 درصد                                                                       20

2-2-    شکل: ميکرو گراف نانوسيال روغن آب- مس در PH=6.8، (a) براي غلظت

5 درصد و (b) براي غلظت 5/7 درصد                                                                    21

4-1-     شکل:مقایسه  نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی بر روی سطوح شار ثابت    42

 4-2-    شکل:مقایسه توزیع دما برروی دیواره کانال در راستای طولی به ازای کسرحجمی­های متفاوت                                                                                                                   43

4-3-    شکل: توزیع سرعت در مقطع عرضی و ناحیه توسعه یافته به ازای کسرحجمی­های متفاوت 49

4-4-    شکل: نمودار افت فشار در طول کانال به ازای کسرحجمی­های متفاوت                           50

4-5-    شکل: نحوه تغییرات عدد ناسلت بر روی سطوح شار ثابت                                             51

4-6-    شکل: کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی برای حالت 3 شار ثابت و یکسان 400وات بر مترمربع                                                                                                 52

4-7-    شکل: توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی بر روی صفحه داغ و  در حالت  r_q=1   و d_p=80        56

4-8-    شکل: نمودار توزیع عدد ناسلت  بر روی صفحه داغ و در حالت  r_q=1   و d_p=80    57

4-9-      شکل: نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین با نسبت شارها               62

4-10-   شکل: نحوه تغییرات عدد ناسلت میانگین با نسبت شارها در قطر 20 نانومتر             63

4-11-   شکل: نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین با نسبت شارها در قطر 80 نانومتر       64

4-12-   شکل: نحوه تغییرات عدد ناسلت میانگین با نسبت شارها در قطر 80 نانومتر                65

4-13     شکل:کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی به ازای r_q=1  و کسر حجمی

 4%  نانوسیال                                                                                                         67

4-14-   شکل: کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای r_q=.5  و کسر حجمی

4%  نانوسیال                                                                                                          68

4-15-   شکل: کانتور توزیع دما در مقطع عرضی خروجی، به ازای r_q=0  و کسر حجمی

 4%  نانوسیال                                                                                                         69

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست علائم:

d_p – قطر ذرات

C_p– گرماي ويژه در فشار ثابت

K- هدايت گرمايي

Nu- عدد ناسلت

P -فشار

Q^“– شار گرما

 Re-عدد رينولدز

T- دما

 X,Y,Z- جهات مختصات

 U,V,W- سرعت در سه راستا

   چگالي

 -کسر حجمي ذرات نانوذرات

 –  لزجت ديناميکي

f-  سيال

w-آب

h- ضريب انتقال گرماي جابجايي

اندیس­:

Eff- موثر

Ave- مقدار متوسط

p-  ذرات

nf-  نانو سيال

Wall-دیواره

Bf- پایش آزاد مولکولی

 in-ورودي

 m-متوسط وده سیال

s-متوسط روی دیوار

n-متوسط روی گره