بررسی تجربی ضریب انتقال جرم فرآیند جذب گاز در نانوسیال fe3o4/h2o

امروزه نانوتکنولوژی به عنوان یک روش موثر برای افزایش نرخ انتقال جرم مطرح شده است اما پژوهش های انجام شده در مورد استفاده از نانوسیالات در انتقال جرم بر خلاف انتقال حرارت بسیار محدود می باشد. بنابراین نیاز است که تحقیقات گسترده ای در زمینه تاثیر نانوذرات بر انتقال جرم صورت گیرد. در مطالعه حاضر، اثر نانوسیالات fe_3 o_4/h_2 o بر فرآیند جذب گاز co_2 مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از انجام آزمایشات، بررسی ضریب انتقال جرم فاز مایع بوده است ولی از آن جهت که نانوذرات بر خصوصیات فیزیکی سیال مانند ویسکوزیته نیز تاثیر گذارند، آزمایشات جانبی برای تعیین ویسکوزیته نانوسیالات fe_3 o_4/h_2 o، و بررسی تاثیر آنها بر ضریب انتقال جرم نیز انجام گرفته اند. برای انجام آزمایشات اندازه گیری ویسکوزیته از ویسکومتر لوله مویین با قطر داخلی 1 میلیمتر استفاده شده است. نانوسیالات بسیار رقیق با غلظت های 001/0، 005/0، 01/0، 025/0 و 05/0 درصد حجمی به عنوان سیال کاری در آزمایشات استفاده شده اند. این نانوسیالات از رقیق کردن نانوسیال با غلظت اولیه 7 درصد حجمی بدست آمده اند. همچنین آزمایشات در لوله هایی از جنس پلاستیک با قطر داخلی 6، 8، 10 و 14 میلی متر انجام شده اند. این لوله ها به یک پایه کاملا قائم متصل است. محدوده تغییرات عدد رینولدز 450 (مربوط به لوله با قطر داخلی 6 میلی متر) تا 2100 (مربوط به لوله با قطر داخلی 14 میلی متر) می باشد. برای حصول اطمینان از صحت نتایج تجربی، عدد شروود سیال پایه و نیز نانوسیالات با استفاده از روابط موجود محاسبه شده و با عدد شروودی که برای محاسبه آن از ضریب انتقال جرم اندازه گیری شده (از طریق آزمایشات) استفاده شده، مقایسه شده است. یکسان بودن روند تغییرات اعداد شروود تئوری با تجربی، درستی نتایج بدست آمده را تایید می کند. تغییرات ضریب انتقال جرم با عدد رینولدز و غلظت نانوسیال، مورد بررسی قرار گرفته است. ضرایب انتقال جرم برای سیال پایه و نانوسیالات با افزایش عدد رینولدز افزایش یافته اند. افزایش کسر حجمی نانوذرات سبب کاهش ضریب انتقال جرم در غلظت 001/0 درصد از نانوذرات و سپس افزایش آن شده است. ضریب انتقال جرم نسبی (نسبت ضریب انتقال جرم نانوسیال به ضریب انتقال جرم سیال پایه) در نانوسیالات 001/0 و 005/0 درصد حجمی، در تمامی اعداد رینولدز کمتر از 1 بوده و نسبت ضرایب انتقال جرم نانوسیال با غلظت 01/0 درصد، تا عدد رینولدز 1250 کمتر از 1 و در عدد رینولدز 2100، بیش از 1 بدست آمده است. در نانوسیال 025/0 درصد حجمی ضریب انتقال جرم نسبی تا رینولدز 750 کمتر از 1 محاسبه شد ولی در اعداد رینولدز 1250 و 2100، ضریب انتقال جرم نسبی به بیش از 1 افزایش یافت. در نانوسیال با غلظت 05/0، روندی متفاوت با سایر نانوسیالات مشاهده شد. در این نانوسیال در تمامی اعداد رینولدز، ضریب انتقال جرم نسبی همواره بیش از 1 محاسبه شده است. بیشترین مقدار افزایش در ضریب انتقال جرم نسبت به سیال پایه مربوط به نانوسیال 05/0 درصد حجمی با عدد رینولدز 2100 بوده که برابر 76 درصد می باشد. آزمایشاتی که برای تعیین ویسکوزیته نانوسیالات fe_3 o_4/h_2 o انجام شدند، مشخص نمودند که ویسکوزیته نانوسیال با افزایش غلظت افزایش می یابد و نتایج تجربی با نتایج بدست آمده از رابطه انیشتین دارای تفاوت قابل توجهی است که این تفاوت با افزایش غلظت بیشتر شده است.