تولید گرافن آب دوست و بررسی تجربی افزودن آن بر بهبود ضریب انتقال حرارت در سامانه آب/اتیلن‌گلایکول

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده نفت و مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران

چکیده

یکی از روش‌های کاهش اندازه تجهیزات انتقال حرارت، افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی سیال پایه است. هدف از این پژوهش تولید گرافن آب‌دوست و بررسی پتانسیل استفاده از آن در بهبود ضریب انتقال حرارت در سامانه آب و اتیلن‌گلایکول در سیکل سرمایش است. گرافن با استفاده از روش الکتروشیمیایی تولید و پایداری آن درون آب به وسیله بارگذاری نانوذرات سیلیکا افزایش یافت. گرافن تولید شده با آزمون‌های XRD و FTIR وتصاویر SEM و TEM بررسی و تولید موفق آن تأئید شد. درصدهای وزنی مختلف از گرافن-سیلیکا تولید شده شامل 25/0، 5/0، 75/0، 1 و 5/1% به سیال آب/اتیلین گلایکول اضافه شد تا بهبود ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی توسط این نانوسیال در دستگاه آزمایشگاهی طراحی شده، مورد بررسی قرار گیرد. داده‌های تجربی به دست آمده برای عدد ناسلت و افت فشار در سیال آب خالص محاسبه و با مدل‌های موجود در این زمینه مقایسه گردید و مشخص شد که سامانه به خوبی قادر به پیش بینی نتایج است. سامانه با استفاده از نانوسیال حاوی درصدهای مختلف از گرافن-سیلیکا مورد آزمایش قرار گرفت و مشخص شد که با اضافه کردن 1% وزنی نانوذره به سیال پایه ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی حداقل 40% بهبود یافته است؛ این در حالی است که میزان افت فشار ناشی از حضور نانوذرات نیز حدود 30% افزایش نشان داد. به طور کلی نتایج این پژوهش پتانسیل استفاده از نانوسیال آب/اتیلن‌گلایکول/گرافن-سیلیکا را برای استفاده در تجهیزات انتقال حرارت پشتیبانی می‌کند.

کلیدواژه‌ها