اندازه گیری و مدلسازی هدایت گرمایی نانوسیال

اهمیت هدایت گرمایی به عنوان یکی از مهم ترین مشخصه های انتقال گرما و احتمال بهبود آن با بهره گیری از سامانه نانوسیال، توجه بسیاری از پژوهشگران را به موضوع بررسی هدایت گرمایی نانوسیال جلب کرده است. در این پایان نامه هدایت گرمایی نانوسیالهای مختلف در محدوده دمایی c° 45-15با سیال های پایه آب بدون یون، اتیلن گلیکول و ترکیبی از این دو سیال با نسبت برابر با استفاده از دستگاه kd2 اندازه گیری شد و اثر دما، نوع سیال پایه، نوع، غلظت و اندازه خوشه برای نانوذرات آلومینا، سیلیکا، سیلیسیم کربید و اکسید مس بر هدایت گرمایی نانوسیال مورد بررسی قرار گرفت. در اغلب موارد، هدایت گرمایی نانوسیال تحت تاثیر افزایش دما و غلظت نانوذره، افزایش خطی نشان داد. بیشترین میزان تاثیرپذیری هدایت گرمایی نسبت به غلظت ذرات و دما به ترتیب در نانوسیال سیلیسیم کربید و اکسیدمس مشاهده شد. به طوری که هدایت گرمایی نسبی نانوسیال اکسید مس، اتیلن گلیکول 1 درصد حجمی، تحت تاثیر افزایش30 درجه سانتی گرادی دما، 40 درصد افزایش نشان داد. در این مطالعه برای پایدارسازی نانوسیال از دستگاه امواج فراصوت وبرای تایید کیفیت آن از آزمون پتانسیل زتا بهره گرفته شد. نقطه کمینه ای در افزایش هدایت گرمایی نانوسیال با افزایش مدت زمان استفاده از امواج فراصوت و کاهش اندازه¬ی خوشه¬ی نانوذرات مشاهده شده است. به نظر می رسد با توجه به اندازه ذرات، رقابتی بین دو مکانیسم موثر برافزایش هدایت گرمایی نانوسیال پدید می آید که برای خوشه های بزرگ، اثر خوشه ای شدن و برای خوشه های کوچک، حرکت براونی ذرات به عنوان مکانیسم موفق عمل می کند. در ادامه مطالعه، مدلی براساس تئوری فراکتال، مدل وانگ و پراشر و درنظرگرفتن مکانیسم حرکت براونی، اثر نانولایه و خوشه ای شدن ارائه گردید. این مدل توانایی پیش بینی هدایت گرمایی نانوسیال تحت تاثیر دما، غلظت و هدایت گرمایی نانوذره، هدایت گرمایی سیال پایه، حرکت براونی، اندازه ذره، خوشه و نانولایه را دارد.