بررسی تجربی انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال در جریان آرام درون کانال با سطح مقطع های مختلف در شرایط دمای ثابت دیواره

بدون شک علم انتقال گرما یکی از مهم ترین و پرکاربردترین علوم مهندسی است که با توجه به مساله بحران انرژی و لزوم صرفه جویی در مصرف سوخت، اهمیت آن چندین برابر می شود. در این مسیر یافتن راهکارهای مفید که بتواند موجب کاهش مصرف انرژی گردد، ارزشمند و قابل تحسین است. هدایت حرارتی پایین سیالات مرسوم انتقال دهنده گرما همچون آب، روغنها، اتیلن گلیکول و ... باعث کاهش راندمان تجهیزات می شود. فن آوری نوپای نانوتکنولوژی در اینجا به یاری محققان آمده و نسل جدید مبرد ها با ظرفیت بالای انتقال حرارتی به نام نانوسیال را معرفی کرده است. همچنین بدلیل اهمیت مبدلهای حرارتی در فرآیندهای صنعتی، امکان پیش بینی انتقال حرارت در طراحی این تجهیزات مهم می باشد. انتخاب هندسه مناسب برای سطح مقطع کانال های انتقال حرارت، یک فاکتور مهم در طراحی مبدل حرارتی فشرده می باشد. از اینرو در مطالعه ای که انجام خواهد شد افزایش انتقال حرارت در اثر افزودن نانوذره های اکسید تیتا نیوم به آب مورد بررسی قرار خواهد گرفت. آزمایشها در درون کانالهای صاف با سطح مقطع های مختلف(دایره ای، مربعی، مستطیلی و مثلثی) جهت بررسی انتقال حرارت نانوسیالات در کانال های مدور و غیرمدور با درصدهای حجمی متفاوت از ذرات نانو(2/0 و 5/0 درصد حجمی) در جریان آرام داخل کانال با دمای ثابت سطح انجام شده، سپس ضریب انتقال حرارت و عدد ناسلت تجربی نانوسیالات باغلظت های مختلف داخل کانالها باسطح مقطع مشخص به کمک روابط انتقال حرارت جابجایی و اندازه گیری دما و سرعت نانوسیال بدست می آوریم. با مقایسه عدد ناسلت نانوسیال و سیال پایه می توان تأثیر افزودن نانوذره ها به سیال پایه را روی انتقال حرارت نانوسیال مشاهده نمود. سپس تأثیر شکل سطح مقطع، غلظت ذرات نانو و عدد رینولدز روی عدد ناسلت نانوسیالات را بارسم نمودارهای مربوطه بررسی می کنیم. افزودن نانوذره ها به سیال پایه موجب بهبود چشمگیری در خواص انتقال حرارت می گردد، بطوریکه در غلظتهای پایین حجمی نانوذره ها باز هم عدد ناسلت نانوسیال نسبت به سیال پایه بیشتر است. متوسط افزایش نسبی عدد ناسلت برای نانوسیال tio2/water در کانال دایره ای برای غلظت های 2/0% و 5/0% حجمی بترتیب برابر با 74/2% و 84/5% می باشد. متوسط افزایش نسبی عدد ناسلت برای این نانوسیال داخل کانال مستطیلی برای غلظت های 2/0% و 5/0% حجمی بترتیب برابر با 20/3% و 21/7% می باشد. متوسط افزایش نسبی عدد ناسلت برای این نانوسیال در کانال مربعی برای غلظت های 2/0% و 5/0% حجمی بترتیب برابر با 17/3% و 37/7% می باشد. همچنین متوسط افزایش نسبی عدد ناسلت برای این نانوسیال داخل کانال مثلثی برای غلظت های 2/0% و 5/0% حجمی بترتیب برابر با 36/3% و 18/7% می باشد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که عدد ناسلت کانال دایره ای نسبت به کانالهای غیر دایروی برای سیال پایه و نانوسیال بیشتر است. اما افزایش نسبی عدد ناسلت کانالهای غیر دایروی نسبت به کانال دایره ای بیشتر است زیرا افزودن نانوذره ها به سیال پایه موجب کاسته شدن از اثرات منفی گوشه های تیز کانالهای غیر دایروی در انتقال حرارت می شود.