بررسی پدیده جوشش در نانو سیالات به روش عددی

سیال هایی با ذرات معلق در ابعاد نانو به عنوان نانوسیالات شناخته می شوند. این سیالات به دلیل خواصی که در بهبود انتقال حرارت دارند در سال های اخیر به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته اند، با افزودن درصد حجمی بسیار کمی از نانوذرات به سیال پایه، ضریب هدایت حرارتی وضریب انتقال حرارت جابه جایی بدون بوجود آمدن مشکلات متداول در سایر سیالات (تجمع، سایش، ته نشینی و افزایش افت فشار) به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. در سال های اخیر با گسترش کاربرد نانوسیالات تمایل به تحقیق در مورد استفاده از آنها در پدیده های دوفازی و بررسی اثر آن در این پدیده ها به طور چشم گیری افزایش یافته است. این پروژه به بررسی پدیده جوشش در نانو سیالات با استفاده از روش cfd می پردازد.در سالهای اخیر فعالیتهای آزمایشگاهی زیادی در مورد ضریب انتقال حرارت نانو سیالات به صورت دو فازی انجام شده است که نتایج متناقضی در مورد بهبود یا کاهش ضریب انتقال حرارت جوشش و شار حرارتی بحرانی گزارش شده است. در این پروژه ابتدا شبیه سازی برای سیال آب در لوله ای به قطر داخلی mm7/7، سرعت ورودی سیال m/s1، دمای ورودی c?200 و فشار ورودی atm45 انجام شده است. سپس نتایج آن با کارهای آزمایشگاهی مقایسه شده است، در مرحله ی بعدی تحقیق، شبیه سازی با سه نوع نانو سیال al2o3/h2o و sio2/h2o و zro2/h2o در درصدهای حجمی 001/0 و 01/0 و1/0 انجام شده است. در این مرحله مقدار شار حرارتی بحرانی در هر حالت به دست آمده و نسبت افزایش شار حرارتی بحرانی در درصدهای حجمی مختلف بایکدیگر مقایسه گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد شار حرارتی بحرانی متعلق به اکسید زیرکنیم (با درصد حجمی 01/0) تا 31% افزایش می یابد و کمترین افزایش متعلق به اکسید آلومینیم (با درصد حجمی 1/0) است که شار حرارتی بحرانی را تنها 11% افزایش می دهد. با توجه به فعالیتهای آزمایشگاهی انجام شده، بر خلاف انتظار افزودن نانو ذره باعث کاهش ضریب انتقال حرارت در جوشش می گردد. این کاهش به تغییرات خواص سطح در اثر ته نشینی ذرات بر روی سطح وابسته است، در این پروژه از اطلاعات آزمایشگاهی مربوط به تغییر زاویه تماس نانوسیالات بر روی سطح در هنگام جوشش استفاده شده است و پیش بینی روند تقریبی شار حرارتی بحرانی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد.