فروشگاه

انتقال گرما به وسیله نانو سیالات

0 نقد و بررسی
وضعیت کالا : موجود است.
شناسه محصول : 1352

قیمت : تومان7,900

توضیحات

انتقال گرما به وسیله نانو سیالات

چکیده :

اخیراً استفاده از نانوسیالات که در حقیقت سوسپانسیون پایداری از نانو فیبر ها و نانورزات جامد هستند به عنوان راهبردی جدید در عملیات انتقال حرارت مطرح شده است .تحقیقات اخیر روی نانو سیالات ، افزایش قابل توجهی را در هدایت حرارتی آنها نسبت به سیالات بدون نانوزات دیا همراه با ذرات بزرگتر (ماکرو ذرات) نشان می دهد . از دیگر تفاوت های این نوع سیالات ، تابعیت شدید هدایت حرارتی از دما ، همچنین افزایش فوق العاده فلاکس حرارتی بحرانی در انتقال حرارت جوشش آنهاست .بیشترین افزایش هدایت حرارتی در سوسپانسیون نانو لوله های کربنی گزارش شده از این رو توجه بسیاری از دانشمندان در سالهای اخیر به استفاده از انواع نالوله ها در سیالات انتقال دهنده حرارت متمرکز شده است .

نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از نانوسیالات نتایج قابل بحثی است که به عنوان مثال می توان به انطباق نداشتن افزایش هدایت حرارتی با تئوری های موجود اشاره کرد . این امر نشان دهنده ناتوانی این مدلها در پیش بینی صحیح خواهی نانوسیال است . بنابر این برای کاربردی کردن این نوع از سیالات در آینده و در سیستم های جدید ، باید اقدام به طراحی ، ایجاد مدلها و تئوری هایی شامل اثر نسبت حجم به سطح و فاکتورهای سیاست نانوذره و تصحیحات مربوط به آن کرد .

 

۷۹صفحه فایل ورد (Word) فونت ۱۴ منابع دارد قیمت ۷۹۰۰ تومان

 

پس از پرداخت آنلاین میتوانید فایل کامل این پروژه را دانلود کنید

 

مقدمه

سیستم های خنک کننده ، یکی از مهم ترین دغدغه های کارخانه ها و صنایعی مانند میکروالکترونیک و هر جایی است که به نوعی با انتقال گرما رو به رو باشد با پیشرفت فناوری در صنایعی مانند میکرو الکترونیک که در مقیاس های زیر صد نانومتر عملیات های سریع و حجیم با سرعت های بسیال بالا (چند گیگاهرتز) اتفاق می افتد و استفاده از موتوهایی با توان و بار حرارتی بالا اهمیت بسزائی پیدا می کند ، استفاده از سیستم های خنک کننده پیشرفته و بهینه ، کاری اجتناب ناپذیر است . بهینه سازی سیستم های انتقال حرارت موجود ، در اکثر مواقع به وسیله افزایش سطح آنها صورت می گیرد که همواره باعث افزایش حجم واندازه این دستگاهها می شود ، لذا برای غلبه بر این مشکل به خنک کننده های جدید و موثر نیاز است و نانو سیالات[۱]به عنوان راهکاری جدید در این زمینه مطرح شده اند .

نانوسیالات متشکل از سوسپانسیونی[۲]از نانو ذرات جامد یا فیبر ها با اندازه کمتر از nm 100 در یک مایع پایه می باشد در واقع بخش خوب ذرات جامد در یک مایع عموماً به نام سوسپانیسون کلوئیدال شناخته می شوند . سیستم های کلوئیدال بسیار کاربرد دارند آنها در طبیعت در سلولهای زنده دیده می شود همچنین در بسیاری از واکنش های شیمیایی حضور دارند در بسیاری از سیستم ها واسطه پایه آب بوده و ذرات به صورت ماکرو مولکولها یا توده ای از مولکولها می باشند کلوئیدها به خاطر خصوصیات رئولوژیکالشان بسیار مورد توجه می باشد آنها رفتار برشی[۳] جالبی از خود بروز می دهند بسته به سرعت برش ، ضخامت و نازکی برشی می تواند مشاهده شود نازکی به یک کاهش در سیکوزیته موثر بر می گردد و ضخامت ناشی از افزایش در وسیکوزیته موثر می باشد .

مطالعه انتقال حرارت در جامدات بخش شده در مایعات در سالهای اخیر صورت گرفته ایوجا[۴] نشان داد که سوسپانسیون های پلی استایرن در ابعاد زیر میکرونی در محلول گلیسرین انتقال حرارت را افزایش می دهد یک مانع اصلی در استفاده از چنین ذرات میکرونی افزایش خوردگی و سایش در سیسم های مهندسی می باشد . با پیدایش نانوتکنولوژی . استفاده از نانو ذرات باعث ایجاد یک سیستم کلوئیدال پایدار گردید که بعدها به نام نانو سیالات شناخته شد . بر خلاف سوسپانیسون های میکرو ابعاد بخش نانویی می تواند سیستمی با استخکام بالا تشکیل دهد از این خاصیت در سیستم هایی که یک سیال برای انتقال انرژی مطرح است ، استفاده می شود . اولین افزایش انتقال حرارت با نانوذرات به وسیله ماسودا[۵]در ژاپن گزارش شد . گروه تحقیقاتی او اعلام کردند که هدایت دمائی [۶]سوسپانیسون فوق ریز از آلومینه سلیکا و اکسیدهای معدنی دیگر در آب به یک مقدار قابل توجه حداکثر %۳۰ برای یک کسر جمعی %۴٫۳ خواهد رسید در همان شرایط فاکتور اصطکاک تقریباً چهار برابر خواهد شد . در ایالات متحده چوی[۷]آزمایشگاه تحقیقاتی آرگون[۸] یک کلاس جدید از مهندسی سیالات با تحت عنوان فوق انتقال دهنده های حرارتی را در سال ۱۹۹۵ را ایجاد کرد و واژه نانوسیال نیز برای اولین بار توسط چوی به کار برده شد . ونگ[۹]نیز آزمایشاتی در زمینه هدایت حرارتی برای آلومینا و اکسیرس با استفاده از سیال پایه آب واتیلن گلیکول انجام داد . او مشاهده کرد که افزایش هدایت دمائی با کاهش سایز ذره بیشتر خواهد شد . این افزایش متناسب با کسر جمعی ذره ، در سیال پایه می شد . او برای ذرات آلومینا حداکثر افزایش %۱۲ در یک کسر جمعی %۳ و افزایش وسیکوزیته %۳۰-۲۰ را مشاهده کرد او پی برد که وسیکوزیته یک بستگی درجه دوم به کسر جمعی %۳ و افزایش وسیکوزیته %۳۰-۲۰ را مشاهده کرد او پی برد که وسیکوزیته یک بستگی درجه دوم به کسر جمعی ذرات دارد در حالی که این بستگی برای هدایت دمائی به صورت خطی می باشد . در یک مطالعه مشابه پاک[۱۰]یک افزایش سه برابر در ویسکوزیته برای آلومنیا در همان کسر حجمی اعلام کرد .با توجه به این مطالب واضح است که هموژناسیول سازی نانوسیالات باید با توجه به پارامترهای اندازه ، کسر جمعی ، شکل ذرات و دما …. بهینه سازی گردد قبل از اینکه به عنوان یک انتخاب برای افزایش انتقال حرارت عنوان شوند . ایست من [۱۱]در سال ۲۰۰۱ نشان داد که ذرات مس nm10 در اتیلن گلیکول می توانند هدایت را تا %۶۰ حتی در صورت اضافه شدن به مقدار بسیار کم (کمتر از %۳ .۰) برسانند با اکسید مس افزایش به مقدار %۲۰ برای کسر جمعی %۴ خواهد رسید . این نتایج به طور واضح اثر سایز ذره را روی افزایش هدایت نشان می دهد . البته ما باید به اثر سایز کوانتومی در چنین ابعادی توجه کنیم . در باره چنین اثراتی بسیار بحث شده است مثلاً پاتل[۱۲]نشان داد که با همان نسبت سطح به حجم می توانیم به شرایط هدایت دمائی مختلفی در صورت استفاده از مواد مختلف برسیم . این موضوع اشاره می کند به این مطلب کوانتومی پدیده انتقال بی اهمیت نمی باشد . داس[۱۳]هدایت دمائی ذرات آلومنیا و اکسید مس در آب را برای رنج های دمائی مختلف از ۵۰C-20 و شرایط باردهی مختلف بررسی کرد آنها یک افزایش خطی بین هدایت حرارتی و دما مشاهده کردند اما برای همان کسر حجمی آهنگ افزایش برای اکسید مس بیشتر از آلومینا بود برای نانوذرات طلا در تولوئن هم آزمایشات تکرار شد و مشخص شد در کسرهای جمعی بزرگتر افزایش هدایت های حرارتی استفاده از نانو لوله های کربنی یک ایده ال جدید در مبحث نانو سیالات می باشد . این نکته حائز اهمیت است که کربن ویژگی آب گریزی دارد و نمی تواند در آب بدون حضور سورخک تنت ها بخش شود . چوی افزایش قابل توجه در هدایت حرارت برای نانولوله های کربنی چند دیواره (MWNT) در سوسپانیسون روغنی را گزارش داد . نتایج نشان می داد که بر خلاف نانو پودر ها هدایت دمائی یک تغییرات درجه دو با کسر حجمی دارد . برای %۱ جمعی نانو لوله ها یک افزایش %۲۵۰ در هدایت دمائی روغن نشان دادند که بسیار قابل بیشتر بوده و خیلی بیشتر از مشاهدات ما از ذرات نانوئی اکسید می باشد .

با توجه به مطالب فوق می توان گفت نانو سیالات به علت افزایش خواص حرارتی توجه بسیاری از دانشمندان را در سالهای اخیر به خود جلب کرده اند به عنوان مثال مقدار کمی (حدود یک درصد جمعی) از نانو ذرات مس یا نانو لوله های کربنی در اتیلن گلیکول یا روغن به ترتیب افزایش ۴۰ و ۲۵۰% در هدایت حرارتی این سیالات ایجاد می کنند . در حالی که برای رسیدن به چنین افزایشی در سوسپانسیونهای معمولی به غلظت های بالاتر از ده درصد از ذرات احتیاج داریم این در حالی است که مشکلات دئولوژیکی و پایداری این سوسپان………………….

 

 

 

۶۰C (شکل ۶۷b) در غلظت های پایین ذرات ۰٫۰۰d3% هدایت پذیری افزایش حدود ۳٫۲% در ۳۰C تا ۱۷٫۳% در ۶۰C در مقایسه با محلول پایه در ۳۰C نهایتاً هدایت پذیری ذرات سیترات Ag/ با قطر ۶۰-۸۰mm اندازه گیری می شود . غلظت ذرات در محلول %۰٫۰۰۱۷۰۱ می باشد هدایت دمائی این محلول 0.6376 در 0.735 در ۶۶c است . که افزایش هدایت دمائی از ۳۰۲% در ۳۰C تا ۱۶٫S% در ۶۰C در مقایسه با هدایت محلول پایه دیده می شود .

شکل ۶۷ درصد افزایش در هدایت دمائی بر حسب دما سیترات Au و سیترات Ag نسبت به حلال پایه آب در a 30C و b دمای مدنظر .

نقره هدایت دمائی بالاتری از طلا دارد . با این وجود حتی در کسرهای حجمی بیشتر از طلا افزایش هدایت دمائی کمتری در سیال نسبت به نقره نشان می دهد که این فقط به خاطر سایز بزرگ تر ذرات آن می باشد . مساحت سطحی کلی ذرات در نانوسیال سیترات- Au 0.00026% حجمی ذره و درنانوسیال سیترات Ag 0.001% حجمی ذره با همان سایز ذکر شده در بالا از لحاظ درجه بزرگی مقایسه می شود و مشخص شده حتی اگر غلظت ذرات نقره در محلول بالاتر باشد افزایش هدایت دمائی سیترات Au تقریباً دو برابر ناسیال سیترات Ag است . که مساحت سطحی تنها عامل این افزایش در هدایت دمائی می باشد . احتمالاً فعالیت سطحی با افزایش دما زیاد می شود . که این افزایش می تواند به شکل بروز میکرو جابجائی در سیستم باشد . در دمای اتاق افزایش هدایت دمائی نانوسیال سیترات Au بیشتر از نیمی از هدایت دمائی تییولات – Au می باشد اما در ۶۰c تقریباً یکسان است . این بیانگر تفاوت در عملیات سطحی صورت گرفته در هر دو سیال می باشد . این فرایند ممکن است در اردمای بالاتر تودر در حلال قطبی افزایش یابد می توان گفت نانوسیالات با یک روکش (تیولات – Au ) از یک زنجیره مولکولی کووالانس تأثیر کمتری نسبت به خوشه های فلزی کوت نشده دارد (سیترات – An) در نتیجه می توان گفت که انتقال حرارت موثر در سطح نانوسیالات بوسیله نوع درکش به کار رفته تأیین می شود بنابر این پدیده های شیمیایی نقش مهمی در تأمین مقدار انتقال انرژی دارند (۱۰)و(۱۱)


نتیجه گیری

این تحقیق شامل بررسی خواص استثنایی نانوسیالات شامل هدایت حرارتی بیشتر نسبت به سوسپانسیون های معمولی ، رابطه غیر خطی بین هدایت و غلظت مواد جامد و بستگی شدید هدایت به ما و افزایش شدید فلاکس حرارتی در منطقه جوشش می باشد .

این خواص استثنایی ما را به تولید نانوسیال در مقیاس بزرگ و به شکل پایدار و هموژن سوق می دهد روش ساخت نسبتاً ساده و ویسکوزیته قابل قبول نیز باعث شده تا این سیالات به عنوان یکی از مناسب ترین و قوی ترین انتخاب ها در زمینه سیالات خنک کننده مطرح شوند .

بنابر این ما درصد معرفی مدلهائی کاربردی برای پیش بینی خواص حرارتی نانوسیالات با توجه به فاکتورهای شکل و اندازه ، نسبت سطح به حجم و پارامتر های سیالیت نانوذرات ، برآدیم .

متاسفانه به علت عدم انطباق افزایش هدایت حرارتی باتئوری های موجود به علت ناتوانی این مدلهای در پیش بینی خواص نانوسیو به منظور کاربردی کردن این نوع از سیالات در آینده باید اقدام به طراحی و ایجاد مدل و تئوری هایی مناسب تر و واقعیت گراتر بپردازیم .

در نهایت با توجه به نتایج تئوریکال و آزمایشگاهی خصوصیات انتقال حرارتی را برای فلزاتی نظیر Au,Ag,Cu و اکسیدهای فلزی مثل Cuo و شبه کامپوزیت های پلیمری از نانولر های کربنی پر شده در سیالات پیله متداول نظیر آب دی یونیزه ، اتیلن گلیکول و تولومن و … را مورد اندازه گیری و مقایسه قرار داریم بیشترین افزایش هدایت در سوسپانسیون نانو لوله های کربنی با مقدار ۲۵۰% افزایش در سیال پایه روغن گزارش شده است که بسیار قابل توجه است .

با توجه به مطالب مطرح شده در این تحقیق آینده ای بسیار درخشان در مدیریت دمائی صنعت قابل انتظار است .


چشم انداز

در ده سال گذشته خواص جالبی برای نانو سیالات گزارش شده است که در این میان هدایت حرارتی بیشترین توجه را به خود جلب کرده است ولی اخیرا خواص حرارتی دیگری نظیر ضرایب انتقال حرارت در جابجائی آزاد و اجباری و نیز فلاکس حرارتی بحرانی نانو سیال در حال جوشش ، نیز مورد پژوهش قرار گرفته است .

نانو سیال را می توان در زمینه های مختلفی به کار برد اما این کار با موانعی روبرو است از جمله اینکه درباره نانو سیال چند نکته باید بیشتر مورد توجه قرار گیرد :

تطابق نداشتن نتایج تجربی در آزمایشگاههای مختلف

ضعف در تعیین مشخصات سوسپانسیون نانو ذرات

نبود مدل مارتئوری های مناسب برای بررسی تغییر خواص نانوسیال…………….

 

دانشجوی محترم لطفا در خرید این مطلب دقت کنید این پژوهش شکل ندارد و با تخفیف زیاد بفروش میرسد

بلافاصله بعد از پرداخت موفق لینک دانلود این پروژه فعال خواهد شد.

قیمت اختصاصی و استثنایی این پروژه درپایان نامه دات کام : تنها , ۷۹۰۰ تومان

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “انتقال گرما به وسیله نانو سیالات”

2 × دو =