بررسی تجربی انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال در یک مبدل گرمایی جریان فواره ای

مسئله انتقال گرما و روشهای انتقال آن در موارد زیادی بویژه در صنعت و مسایل پژوهشی بسیار حائز اهمیت می باشد. در مواردی که نیاز به انتقال گرمای سریع و زیاد مد نظر باشد روش انتقال گرمای جابجایی اجباری دارای کاربرد فراوان می باشد. روشهای انتقال گرمای جابجایی اجباری بوسیله سیال خنک کاری آب، هوا، روغن، اتیلن گلایکول و غیره انجام می گیرد. از نمونه های پرکاربرد این نوع انتقال گرما می توان به کاربرد آن در صنعت تزریق پلاستیک جهت خنک کردن قالب و مخزن روغن، در صنایع کاغذسازی، صنایع شیشه سازی، صنایع فولاد و در صنعت الکترونیک و بویژه در سوپرکامپیوترهای آینده و نیز بسیاری از صنایع دیگر که یادآوری آنها دراینجا نیاز به قلم فرسایی بسیار دارد، اشاره نمود. اما روش موثرتری برای انتقال گرمای جابجایی اجباری وجود دارد و آن روش انتقال گرمای جابجایی اجباری بوسیله برخورد جت صفحه ای با سطوحی که باید خنک شوند می باشد. این نوع روش خنک کاری بطور گسترده ای در المانهایی که در معرض دمای بالا و یا در جایی که شار گرمایی بالاست بکاربرده می شوند. سیال خنک کاری در میزان انتقال گرمای جابجایی اجباری بسیار موثر می باشد. در چند سال اخیر روش نوینی به تمام روشهای انتقال گرمای جابجایی اجباری اضافه شده که آن کاربرد نانوپودرهای اکسید فلزات با رسانایی بالا نظیر اکسیدمس، اکسید آلومینیوم و غیره می باشد. در این پایانامه انتقال حرارت جابجایی اجباری که یکی از روشهای موثر در انتقال گرما می باشد در برخورد جت صفحه ای با سطوح داخلی یک لوله بوسیله سیال آب و نانوسیال آب- al2o3 بصورت تجربی بررسی شده است. در این بررسی اثرات عدد رینولدز براساس شعاع معادل هیدرولیکی برای سیال آب و نانوسیال آب- al2o3 بررسی و با هم مقایسه شده اند. اعداد رینولدز در گستره 11000 تا 20000 تغییرکرده است. شار حرارتی روی سطح لوله بصورت ثابت و در حدود w/m2 26000 در نظر گرفته شده و دبی سیال نیز بین 3 تا lit/min 5 تغییرکرده است. اما نانوسیال بکار رفته دارای درصدهای وزنی 0.02، 0.05، 0.1، 15.0 و 0.2 درصد وزنی بوده است. نتایج بدست آمده نشان دادند که افزودن نانوپودر به سیال پایه باعث افزایش میزان ضریب انتقال گرمای جابجایی می شود. این افزایش در درصد های وزنی مختلف، متفاوت بوده است. از 0.02 درصد وزنی تا 0.1 درصد وزنی همواره این روند افزایشی بوده و در 015.0 درصد وزنی اگرچه میزان ضریب انتقال گرمای جابجایی افزایش داشته ولی درصد این افزایش بسیار کمتر از 0.1 درصد وزنی نانوسیال بوده و در 0.2 درصد وزنی نانوسیال ضریب انتقال گرمای جابجایی بصورت ناگهانی کاهش می یابد و میزان افزایش ضریب انتقال گرما در حد نانوسیال 0.05 درصد وزنی بوده است. اما نکته جالب توجه در این بررسی آنست که با افزایش عدد رینولدز در همه آزمایشها هم آب و هم نانوسیال آب-al2o3 میزان ضریب انتقال گرمای جابجایی نیز افزایش می یابد. کلمات کلیدی: جت صفحه ای، انتقال حرارت درون لوله، انتقال حرارت جابجایی اجباری