سیستم خنک کاری در موتور احتراق داخلی از دو بخش رادیاتور و فن تشکیل شده است. این سیستم نقش مهمی در عملکرد و راندمان موتور ایفا می کند، از این رو طراحی بهینه رادیاتور که در اصل یک مبدل حرارتی فشرده می باشد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پایان نامه انتقال حرارت در رژیم جریان درهم داخل یک مبدل حرارتی فشرده (رادیاتور خودرو) به صورت آزمایشگاهی با به کارگیری نانوسیال بررسی شده است. مبدل حرارتی مورد بررسی از 34 لوله ی آلومینیومی موازی به ارتفاع 32 سانتی متر و سطح مقطع بیضوی به قطرهای 3 و 20 میلی متر ساخته شده است. طراحی مبدل حرارتی به گونه ای است که سیال گرم از پایین ترین قسمت رادیاتور وارد شده و توسط فن خنک می شود و از بالاترین قسمت خارج می گردد. کل مسیرهای عبور سیال گرم توسط عایق ایزوله شده تا از اتلاف انرژی به محیط جلوگیری شود. آزمایش ها با نانوذرات مختلف در دو سیال پایه ی آب و مخلوط آب/ پروپیلن گلیکول (20:80) با غلظت های وزنی متفاوت تکرار شده است. نانوسیال با پایداری مناسب با استفاده از روش دو مرحله ای تولید شده است. مدت زمان هم زدن و آلتراسونیک بر پایداری نانوسیال و در نتیجه بر توانایی نانوسیال در دفع حرارت تاثیرگذار است. نانوذرات استفاده شده در این تحقیق شامل sio2, tio2, zno, sic بوده که در سه دمای ورودی 43، 52 و 60 درجه سانتی گراد و دبی جریان ورودی 3، 4، 5 و 6 لیتر بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج به صورت عدد ناسلت متوسط ارائه گردید. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد نانوذره ی sic با افزایش 5/29 درصدی در غلظت وزنی 1% بیشترین تاثیر را بر عملکرد حرارتی رادیاتور دارد و sio2, tio2, zno به ترتیب در مرتبه های بعدی قرار دارند. همچنین تاثیر نانوذرات بر افزایش انتقال حرارت سیال آب/ پروپیلن گلیکول بیشتر از آب خالص بوده است. با افزایش درصد وزنی نانوذرات، کارایی حرارتی نانوسیال افزایش می یابد، میزان این افزایش به نوع نانوذره، دبی و دمای ورودی سیال بستگی دارد. با این حال افزایش غلظت از نظر تجربی و عملی با محدودیت هایی همراست؛ بدین معنی که با افزایش غلظت از میزان پایداری نانوسیال کاسته می شود و این عدم پایداری موجب برهم خوردن عملکرد نانوسیال در سیستم خواهد شد؛ بنابراین در هنگام افزایش غلظت نانوذرات، می بایست تمامی جوانب در نظر گرفته شود.

در این پایان نامه ضریب انتقال حرارت و ویسکوزیته ی نانو ذرات اکسید آلومینیوم (al2o3)، سیلیکا (sio2)، تیتانیوم دی اکسید (tio2)، اکسید روی (zno) و سیلیکون کاربید (sic) در پنج نوع سیال پایه؛ آب دی یونیزه، اتیلن گلیکول (eg)، پروپیلن گلیکول (pg)، مخلوط آب/ اتیلن گلیکول با نسبت وزنی (60:40) و مخلوط آب/ پروپیلن گلیکول با نسبت وزنی (60:40) در بازه ی دمایی 20 تا 60 درجه ی سانتی گراد و در درصدهای حجمی 0 تا 3 مورد آزمایش قرار گرفت. ویسکوزیته توسط ویسکومتر مرتعش vl700 و ضریب هدایت حرارتی به روش منبع حرارتی خطی گذرا توسط دستگاه kd2 اندازه گیری شده است. نانو سیال با پایداری مناسب با استفاده از روش دو مرحله ای تولید شده است. مدت زمان هم زدن و آلتراسونیک بر پایداری نانو سیال و در نتیجه بر توانایی نانو سیال در دفع حرارت تأثیرگذار است. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد نانو ذره ی al2o3 با افزایش 25 درصدی در غلظت حجمی 3% بیش ترین تأثیر را بر روی ضریب هدایت حرارتی نانو سیال دارد. در نانو سیالات حاوی al2o3 و sic بیش ترین افزایش ضریب هدایت حرارتی مشاهده شده وsio2, tio2, zno به ترتیب در مرتبه های بعدی قرار دارند. با افزایش دما ضریب هدایت حرارتی نانو سیال افزایش و ضریب لزجت کاهش می یابد. با افزایش غلظت حجمی نانو ذرات، ضریب هدایت حرارتی و ضریب لزجت نانو سیال افزایش می یابد که مقدار این تغییرات وابسته به جنس نانو ذره، نوع سیال پایه و نحوه ی پراکندگی نانو ذرات در سیال پایه است. نانو ذرات ,al2o3 sic , tio2, zno بیش ترین افزایش ضریب هدایت حرارتی را در سیال پایه ی آب/اتیلن گلیکول و کمترین مقدار را در سیال پایه ی آب دارا هستند. نانو سیال حاوی نانو ذره ی sio2 به ترتیب بیش ترین و کمترین مقدار افزایش ضریب هدایت حرارتی را در سیالات پایه ی اتیلن گلیکول و آب دارد. در نانو سیالات آب اتیلن گلیکول/آلومینا، آب اتیلن گلیکول/سیلیکون کاربید، آب اتیلن گلیکول/اکسید تیتانیوم و آب اتیلن گلیکول/سیلیکا حداکثر افزایش ضریب هدایت حرارتی در 3 درصد حجمی و به ترتیب برابر با 25% ، 23%، 15% و 7% بوده است. بیش ترین مقادیر ویسکوزیته در نانو سیالات در سیال پایه ی پروپیلن گلیکول مشاهده شده است. بیش ترین افزایش ویسکوزیته با افزایش غلظت نانو ذره در نانو سیال sic/pg,w در بازه ی 5/0 تا 3 درصد حجمی از 30 تا 150 درصد نسبت به سیال پایه مشاهده شده است. همچنین مقدار کاهش ویسکوزیته به صورت نمایی با افزایش دما در سیال پایه ی پروپیلن گلیکول برای نانو ذره ی sio2 در 3 درصد حجمی به مقدار 70% مشاهده شده است.