بررسی تجربی مشخصات انتقال حرارت فرآیند جوشش جریانی نانوسیال اکسید نیکل/آب (nio/h2o)داخل لوله افقی

در میان روش های انتقال حرارت ، جوشش جریانی دارای بالاترین راندمان حرارتی است و کاربردهای صنعتی گسترده ای را دارا می باشد . همچنین نتایج برخی از مطالعات جوشش استخری بیانگر بهبود ضریب انتقال حرارت نانوسیال می باشد . بنابر این ترکیب ویژگی های جوشش جریانی و استفاده از نانوسیالات که نسل آینده سیالات مبادله کننده حرارت می باشند، جذاب به نظر می رسد. از آنجایی که ضریب انتقال حرارت پارامتر کلیدی در تعیین رفتار انتقال حرارت نانوسیال می باشد ، یک سیستم آزمایشگاهی جهت اندازه گیری ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال ، طراحی و ساخته گردید . در این مطالعه از نانوسیال اکسید نیکل/آب به دلیل اثرات خوردگی اندکی آن استفاده گردید . هدف این مطالعه بررسی ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال نیکل اکسید/آب درون یک لوله افقی و بررسی اثر غلظت نانوذره ، شار جرمی و کیفیت بخار ورودی بر روی آن می باشد . برای این منظور آزمایشات در سه شار جرمی متفاوت ، سه غلظت متفاوت نانوذره و در کیفیت های بخار متوسط بین 15/0 تا 65/0 صورت گرفت . به طور کلی نتایج حاصل از این مطالعه ، نشان دهنده افزایش ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی آب درون یک لوله افقی در اثر افزودن نانوذرات اکسید نیکل با غلظت های جرمی کمتر از 1 درصد می باشد . نتایج مطالعه نشان می دهد که درکلیه شارهای جرمی مورد آزمایش و در غلظت ثابت با افزایش کیفیت بخار، ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال نیز زیاد می شود . همچنین در کلیه شارهای جرمی مورد آزمایش و در کیفیت بخار ثابت با افزایش غلظت نانوذرات ، مقدار ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال افزایش می یابد .درباره اثر شار جرمی نیز مشاهده گردید که در غلظت و نیز کیفیت بخار ثابت ، با افزایش شار جرمی ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال افزایش می یابد . در کلیه شارهای جرمی مورد آزمایش ، بالاترین نسبت ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال به سیال پایه در بالاترین غلظت جرمی و در بالاترین کیفیت بخار مورد آزمایش ، مشاهده گردید . این نسبت بهبود در سه شار جرمی مورد استفاده (150 ، 200 و kg/m2.s 250) به ترتیب عبارت است از 2/19% ، 9/16% و 8/17% . به عبارت دیگر این آزمایشات نشان داد که استفاده از نانوسیال نیکل اکسید/آب سبب حداکثر بهبود ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی به میزان 2/19% می گردد . محدوده نسبت ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال به سیال پایه ، با افزایش شار جرمی کاهش نشان می داد ، به گونه ای که شار جرمی kg/m2.s 150 (کوچکترین شار جرمی مورد بررسی) دارای بزرگترین محدوده نسبت ضریب انتقال حرارت جوشش جریانی نانوسیال به سیال پایه بود . افزایش ضریب انتقال حرارت سبب می گردد تا نانوسیال مورد استفاده ، حرارت بیشتری را از سطوح داغ منتقل نماید و به این وسیله از آسیب های احتمالی به قسمت هایی که دارای شارهای حرارتی بسیار بالایی هستند ، جلوگیری گردد و محدوده عملیات ایمن آنها افزایش یابد . همچنین افزایش ضریب انتقال حرارت جوشش سبب کاهش اندازه سیستم انتقال حرارت و در نتیجه کاهش هزینه ها می گردد .