به کارگیری و مقایسه عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی نانوسیالات گرافن اکسید و آلومینا در مبدل حرارتی صفحه ای

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی شیمی، دانشگاه ولی عصر رفسنجان، رفسنجان

چکیده

هدف از این تحقیق ارزیابی و مقایسه تاثیر دو نوع نانوسیال پایه آب با هندسه متفاوت متشکل از نانوصفحات گرافن اکسید و نانوذرات آلومینا بر عملکرد یک مبدل حرارتی صفحه ای می باشد. بدین منظور ابتدا نانوسیالات با غلظت 1/0 درصد وزنی به کمک یک دستگاه التراسونیک پروب دار و یک همزن مکانیکی پر قدرت تهیه گردیدند و در ادامه خواص ترموفیزیکی آنها شامل ضریب هدایت گرمایی، ویسکوزیته و عدد پرانتل مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفت. به منظور آزمایش عملکردی، یک سیستم حرارتی شامل یک مبدل صفحه ای لحیمی مجهز به دو عدد پمپ، دو عدد فلومتر، چهار عدد ترمومتر، دو عدد فشار سنج، دو عدد مخزن و لوله های استیل عایق شده ، بر پا شد. دبی سیال گرم (آب خالص) ثابت و از نانوسیال به عنوان سیال سرد جهت خنک کردن سیال گرم در دبی های 5/1، 2، 5/2، 3 و L/min 5/3 استفاده گردید. عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی از طریق ارزیابی نرخ انتقال حرارت، عدد ناسلت، ضریب اصطکاک، افت فشار، توان پمپاژ و نهایتا معیار ضریب عملکرد (نسبت انتقال حرارت بدست آمده به توان پمپاژ مصرفی) حاصل گردید. در مقابسه با آب، حرارت در مبدل و با استفاده از دو نمونه نانوسیال با نرخ بیشتری انتقال یافت به طوریکه در بیشترین حالت( در کمترین دبی) درصد بهبود انتقال حرارت در نانوسیال گرافن اکسید و نانوسیال آلومینا به ترتیب 46 و 18 درصد بود. این مطالعه نشان داد که ماکزیمم بهبود ضریب عملکرد مبدل نسبت به آب با استفاده از نانوسیال گرافن اکسید و در دبی های کمتر از L/min 5/2 بدست آمد(27 درصد)، در حالیکه در دبی های بالاتر از L/min 5/2 ضریب عملکرد نانوسیال گرافن اکسید افت محسوسی داشته و از نانوسیال آلومینا و حتی از آب خالص هم کمتر شده بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات