بررسی آزمایشگاهی اثر تزریق نانوسیال بر افزایش انتقال حرارت جابجایی دوفازی مایع-گاز در لوله عمودی

در این پژوهش افزایش ضریب انتقال حرارت دوفازی روی رژیم جریان لخته ای آب/ هوا در خطوط لوله ی قائم و در اعداد رینولدز متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. در این مورد اثرات غلظت نانوسیال و سرعت جریان را در لوله ی جریان مورد بررسی قرار خواهیم داد. دو سیال امتزاج ناپذیر مورد استفاده در این آزمایش آب و هوا میباشند که در این آزمایش از نانوذره ی اکسید مس و از سورفکتانت سدیم دودسیل سولفات جهت تهیه ی نانوسیال و پایداری آن استفاده شده است. این آزمایش در یک لوله ی عمودی از جنس مس به طول 1/59 متر، قطر داخلی 11 میلی متر و ضخامت 2 میلیمتر و در سرعتهای مختلف آب و هوا و برای غلظت های جرمی مختلف از نانوسیال مورد بررسی قرار گرفته است. برای این آزمایشها، 30 ترموکوپل استفاده شد. سپس ضرایب انتقال حرارت بر مبنای داده های تجربی محاسبه شدند. الگوی جریان لخته ای با استفاده از عکس برداری سریع از لوله شفاف اصلی جریان مشاهده گردید. بدین منظور، نانوسیالات متفاوتی با سیال پایه آب و غلظت های جرمی 0/1 درصد تا 0/5 درصد به روش دو مرحله ای تهیه گردید. ابتدا خواص ترموفیزیکی نانوسیال مورد مطالعه از جمله ضریب هدایت گرمایی، ویسکوزیته دینامیکی، چگالی و ظرفیت گرمایی ویژه که برای اندازه گیری ضریب انتقال حرارت جابجایی به مقادیر آنها نیاز میباشد به صورت تجربی اندازه گیری شدند. نتایج اندازه گیری های آزمایشگاهی نشان داد نانوسیال با غلظت 0/5 درصد جرمی و دمای 25 درجه سانتی گراد سبب افزایش هدایت گرمایی سیال پایه آب به میزان 56 درصد شده است. در بخش دیگری از این پژوهش، انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال یاد شده با غلظت های 0/1 درصد تا 0/5 درصد جرمی در الگوی جریان لختهای و در ناحیهکاملا0 توسعه یافته تحت شار حرارتی ثابت درون لوله عمودی در سیستم دوفازی سیال/ هوا به صورت تجربی بررسی شده است. نتایج نشان داد که ضریب انتقال حرارت جابجایی متوسط و به دنبال آن عدد ناسلت متوسط با افزایش کسر جرمی نانوذره، سرعت جریان سیال، دمای متوسط توده سیال و عدد رینولدز افزایش می یابد. حداکثر میزان ضریب انتقال حرارت اندازه گیری شده برابر 61/57 درصد و مربوط به غلظت 0/5 درصد جرمی به دست آمده است. این افزایش میتواند تاثیر به سزایی در صنایع مختلفی که انتقال حرارت در آنها نقش دارد داشته باشد.

Keywords:

انتقال حرارت , نانوسیال , جریان دوفازی , هوا و آب , لوله ی عمودی , رژیم جریان لخته ای