بررسی پارامترهای جوشش با به کارگیری نانوسیالات در اطراف سطوح

در بسیاری از مسایل مهندسی رخداد پدیده جوشش قابل پیش بینی می باشد، به عنوان مثال در سیکل های بسته توان و تبرید، تبخیر کننده های صنعتی، جوشآورهای برج های تقطیر و بسیاری موارد دیگر پدیده جوشش نقش اساسی ایفا می نماید، که یکی از این موارد رآکتورهای اتمی می باشند. طراحی صحیح و مناسب این سیستم ها ایجاب می کند تا فرآیند جوشش به خوبی شناخته شود. در چند سال اخیر توجه ویژهای به افزایش چگالی توان رآکتورهای اتمی به منظور بهبود جذابیت اقتصادی آنها صورت گرفته است. یکی از این روش ها همراه کردن آب خنک کننده با نانوذرات است تا به یک مایع با قابلیت برتر در حذف گرما دست یافته که به نوبه خود باعث کارکرد رآکتور در نرخ تولید توان بسیار بالا می باشد. در سال های اخیر مطالعات زیادی بر روی مشخصه های انتقال حرارت در نانوسیالات با هدف ارزیابی، کاربرد و مزایای آنها در سیستم های قدرت هسته ای به طور مثال در خنک کننده اولیه، در سیستم های ایمنی، در راهکارهای کاهش حوادث وخیم انجام شده است. شایان ذکر است که در این بین مطالعه فرآیند جوشش کمتر مورد توجه بوده است. به همین منظور در پژوهش حاضر، ابتدا پدیده جوشش آب و سپس نانوسیالات با درصدهای حجمی کمتر از 1 (حدود کاربرد در رآکتورهای هسته ای) که به طور آزمایشگاهی توسط جراردی بر روی هندسه ای مشخص مطالعه شده، شبیه سازی گردید. بعد از اعتبارسنجی نتایج شامل پارامترهای حباب و نمودار جوشش، توانایی توسط نرم افزار cfx افزایش مقدار شار حرارتی بحرانی جوشش توسط نانوسیالات جهت کارکرد رآکتور در نرخ تولید توان بسیار بالا، ارائه شد. سپس هندسه نمونه ای از قلب رآکتور اتمی توسط جوشش هسته ای با آب و نانوسیال خنک سازی شده و توانایی انتقال حرارت از سطح میله های سوختی توسط نانوسیالات با مکانیسم جوشش هسته ای بدون به کارگیری پمپ در چرخه انتقال توان ارزیابی گردید.