بررسی تجربی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال مغناطیسی اتیلن گلیکول/fe3o4 در حضور میدان مغناطیسی

بیشتر مطالعات تجربی و تئوری صورت گرفته در زمینه بررسی اثر میدان های مغناطیسی بر فرآیند انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال های مغناطیسی محدود به بررسی جابجایی آزاد در یک محفظه بسته است که فرآیند انتقال حرارت به دلیل اختلاف دما میان دیواره های آن اتفاق می افتد، در صورتی که در بسیاری از تجهیزات، فرآیند انتقال حرارت جابجایی آزاد سیال، اطراف یک منبع گرمایی رخ می دهد. اما این نوع محیط انتقال حرارت به ندرت مورد بررسی قرار گرفته است. به همین دلیل در مطالعه حاضر، انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال مغناطیسی اتیلن گلیکول/fe3o4 اطراف سیم نازک پلاتینی (منبع تولید گرما) در حضور میدان مغناطیسی خارجی، به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور تغییرات عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد به صورت تابعی از غلظت نانوسیال مغناطیسی و تحت تأثیر میدان مغناطیسی اعمال شده با قدرت و جهت های مختلف در ریلی های پایین (کمتر از 100)، مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی صحت عملکرد سیستم آزمایشی، اعداد ناسلت بدست آمده برای اتیلن گلیکول خالص در انتقال حرارت جابجایی آزاد با رابطه تئوری مورگان مقایسه گردید و نیز بازه عدم قطعیت نتایج آزمایشگاهی تعیین شد. بیشترین خطای نسبی داده های آزمایشگاهی با داده های رابطه مورگان 9/4% است و متوسط بازه عدم قطعیت نتایج آزمایشگاهی مقداری برابر"± 2/48×" ?"10" ?^"-2" دارد. نتایج به دست آمده حاکی از عملکرد مناسب سیستم آزمایشگاهی می باشند. همچنین نتایج مربوط به آزمایش های نانوسیال مغناطیسی نشان می دهند که در غیاب میدان مغناطیسی، با افزایش غلظت نانوسیال تا 015/0% حجمی، در تمامی محدوده ریلی عدد ناسلت افزایش می یابد. همچنین مقادیر عدد ناسلت نسبی (نسبت عدد ناسلت نانوسیال به عدد ناسلت سیال پایه) برای غلظت های 005/0 و 015/0% حجمی بزرگتر از یک بوده و تقریبا در تمامی محدوده عدد ریلی مقادیر ثابت و به ترتیب برابر با 015/1 و 034/1 هستند. اما اعمال میدان مغناطیسی در راستای موازی با جریان جابجایی (عمودی) و در هر دو جهت بالا و پایین و نیز راستای عمود بر جریان جابجایی آزاد (افقی)، باعث کاهش سرعت جابجایی آزاد سیال شده و این اثر با افزایش قدرت میدان تا 370 گوس برای میدان عمودی و 280 گوس برای میدان افقی و همچنین افزایش غلظت نانوسیال تشدید می شود. مقایسه نتایج دو راستای عمودی و افقی نشان داد که، کاهش انتقال حرارت جابجایی آزاد در حضور میدان افقی بیشتر بوده و دلیل آن وجود نیرو های مغناطیسی اثر کننده در خلاف جهت جابجایی سیال است. در حضور میدان عمودی با قدرت 370 گوس، کمترین ضریب انتقال حرارت جابجایی نسبی (نسبت ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در حضور میدان به ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد در غیاب میدان) مربوط به بزرگ ترین عدد ریلی و غلظت 015/0% حجمی بوده و مقداری برابر با 8/0 دارد. این در حالی است که کمترین مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد نسبی در حضور میدان افقی با قدرت 280 گوس، در غلظت مشابه مقداری برابر 65/0 دارد. بنابراین بر طبق نتایج حاصله مشخص است که اعمال میدان مغناطیسی خارجی به عنوان فاکتور مهم تأثیر گذار بر فرآیند انتقال حرارت جابجایی آزاد سیال های مغناطیسی می باشد و می توان از این شرایط جهت کنترل انتقال حرارت استفاده نمود.