وبلاگ

 

 

تاکنون مطالعات بسیاری به‌منظور بررسی  خواص مثبت نانو سیالات صورت گرفته است تحقیق لی ات ال  در سال 1999 نشان‌دهنده ارتقا قابل ملاحظه رسانایی حرارتی نانوسیالات محتوی آب و اتیلن، گلیکول همراه با نانو ذرات اکسید آلومینیم و اکسید مس در دمای اتاق می‌باشد]1[.

 

 

 

 

 

2-2- کارهای انجام شده

 

 

 

افزایش رسانایی گرمایی یک موفقیت قابل تحسین را برای استیمن ات ال  به ارمغان  آورد ، هنگامی که آن‌ها افزایش رسانایی را تا 40% با افزودن تنها 4% از نانو ذرات مس خالص با ابعاد متوسط کمتر از 10 نانومتر حاصل نمود. چنین گزارش شد که رسانایی گرمایی نانوذرات می‌تواند بیش از 20% افزایش داده شود در یک پژوهش دیگر داس ات ال  نشان داد که رسانایی گرمایی نانو سیالت در دماهای بالاتر افزایش بیشتری می‌یابد که کاربرد آن را در سردسازی جریان‌های حرارتی بالا مطلوب‌تر می‌نماید]2[.

 

در این پژوهش این افزایش از 2% به 36% رسیده است هنگامی که دمای اکسید نانوذرات معلق از 21 درجه سانتی‌گراد به 51 درجه سانتی‌گراد افزایش دادند (با غلظت حجمی 1% و 4%) کار پژوهشی پاتل ات ال  با نانوذرات طلا و نقره با قطر 20-10 نانومتر انجام شد آزمایش‌های آن‌ها نیز تأثیرات شدید دما را بر روی رسانایی گرمایی از 5% به 221% در بازه حرارتی 60-30 درجه سانتی­گراد نشان داد ]2[.

 

کلبنسکی ات ال ]3[ نیز مکانیسم انتقال حرارت در نانو سیالات را بررسی نمود و دلایل احتمالی افزایش رسانایی گرمایی نانوسیالات را ارائه کرد: این دلایل شامل اثرات سایز کوچک، تراکم و تجمع نانوسیالات می‌باشد.

 

افزایش رسانایی حرارتی نانوسیالات به محققان این فرصت را می‌دهد تا پژوهش‌های وسیع‌تری را در این زمینه انجام دهند. افزایش واقعی قابلیت انتقال حرارت را می‌توان در شرایط همرفتی نشان داد و مقالات اندکی  به بحث درباره‌ی کارایی انتقال  حرارت همرفتی نانوسیالات پرداخته‌اند. ژوان و روتزل  دو راهکار متفاوت برای روابط انتقال حرارت نانوسیالات ارائه نمودند. یک راهکار مرسوم، در نظر گرفتن نانوسیالات به عنوان سیال تک فاز می‌باشد و راهکار دیگر لحاظ نمودن ویژگی چند فاز بودن نانوسیالات و نانوذرات پراکنده می‌باشد. سپس ژوان و لی  نتایج بررسی‌های خود را درباره‌ی ویژگی‌های جریان انتقال حرارت همرفتی منتشر نمودند. آن‌ها انتقال حرارت همرفتی نانو سیالاتی را که متشکل از آب غیر یونیزه و ذرات مس با قطر کمتر از 10 نانومتر و با درصد حجم 0.3، 0.5، 0.82، 1، 1.2، 1.5، 2 درصد از کل سیال اندازه‌گیری نمودند و دریافتند که ضریب انتقال حرارت همرفتی نانوسیالات از 6% به 39% افزایش می‌یابد ]4[.

 

ون ودینگ ]5[ انتقال حرارت نانو سیال آب و اکسید آلومینیوم را در جریان لایه‌ای تحت شار حرارتی ثابت دیواره مشاهده نمودند و دریافتند که افزایش حرارت نانو سیال با تغییرات عدد رینولدز و غلظت نانوذرات  خصوصاً در ناحیه‌ی ورودی رابطه‌ی مستقیم دارند اخیراً یانگ ات ال راندمان انتقال حرارت نانوسیالات گرافیت را برای جریان لایه‌ای در یک تیوپ دایروی بررسی نمودند.

 

نجوین سیتی ات ال  ]6[ رفتار انتقال ارتقاء انتقال حرارت نانوسیال اکسید آلومینیوم را برای یک سیستم گرم‌کننده مورد پژوهش قرار

 دادند آن‌ها دریافتند که ضریب انتقال حرارت تا 40% در مقایسه با سیال اصلی افزایش نشان می‌دهد.

 

به تازگی داس ات ال، ونگ  و موجومدار، تریساکسری وی  و ونگویسس  ]7[ پژوهش‌های اخیر درباره جریان سیال و ویژگی‌های انتقال حرارت نانوسیالات را در رسانایی، جریان همرفتی تحمیلی و آزاد و جوش را مورد بازبینی قرار دادند و به فرصت‌های موجود برای نیاز به مطالعات آینده اشاره نمودند. ونویسس مقالات منتشرشده‌ای را که درباره‌ی مباحث آزمایشی و تئوری انتقال حرارت همرفتی تحمیلی نانوسیالات می‌باشند را بازنگری نموده و مورد بررسی قرار دادند.

 

از طرف دیگر تعداد زیادی از محققان گزارش کردند که انتقال حرارت با نانو سیال افزایش می­یابد به‌طور مثال لیو ژان یک مطالعه تجربی برای بررسی انتقال حرارت جابجایی و خواص جریان نانو سیال را پیگیری نمودند. نتایج آن‌ها نشان می­دهد که ضریب انتقال حرارت جابجایی و خواص جریان نانو سیال با سرعت افزایش پیدا می‌کند و همچنین کسر حجمی، بخش‌های نانو  و از پایه آب در سرعت جریان مشابه بزرگ‌تر است.

 

داس و همکاران به‌طور تجربی نشان دادند که  هدایت گرمایی نانو سیالات با افزایش دما افزایش می­یابد آن‌ها مشاهده کردند که 2 تا 4 درصد هدایت گرمایی افزایش می­یابد که می­تواند در دماهای 21 تا 52 درجه سانتی‌گراد به دست بیاید ]7[.

 

در مقایسه­ی بررسی­های تحقیقی وابستگی استفاده از نانو سیالات در انتقال حرارت جابجایی، مطالعات اندکی در استفاده از نانو سیالات در جابجایی آزاد یافت می­شود.

 

خانافر و همکاران ]8[  مطالعات عددی برای تعیین انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانو سیالات در محفظه تحت قیود فیزیکی مختلف را پی گیری کردند. نتایج آن‌ها نشان داد که عدد ناسلت متوسط با افزایش کسر حجمی برای اعداد گراشف مختلف افزایش می­یابد.

 

کیم و همکاران ]9[  یک فاکتور برای توصیف اثربخش نانویی روی بی‌ثباتی جابجایی و مشخصه‌های انتقال حرارت یک سیال مبنا را پیشنهاد کردند. این فاکتور جدید شامل تأثیر نسبت قابلیت هدایت نانو ذرات به سیال پایه، فاکتور شکل نانو ذرات، کسر حجمی نانو ذرات و نسبت ظرفیت گرمایی آن می­شود. نتایج آن‌ها نشان می­دهد که ضریب انتقال حرارت در حضور نانو سیال با افزایش کسر حجمی نانوساختار ها افزایش می­یابد.

 

افزایش انتقال حرارت جابجایی با استفاده از نانوسیالات توسط نینا و همکاران و نینا و روتا به‌طور تجربی مشاهده شده است.

 

در طرف دیگر رحیمی و همکاران ]10[  به صورت تجربی دریافتند که حضور نانوساختار (cuo,Al2o3) در آب بر مبنای نانو سیال در داخل استوانه‌ی افقی ضریب جابجایی طبیعی را با افزایش کسر حجمی نانو ذرات، چگالی نانوذره و همچنین نسبت منظری استوانه کاهش می­یابد.

 

هاشمی و همکاران ]11[ به‌طور تجربی گزارش کردند که ضریب جابجایی طبیعی با افزایش تجمع نانوساختارها کاهش می­یابد.

 

گرگوری و همکاران]12[ جابجایی طبیعی را با میکروساختارAl2o3  (تقریباً 250 nm) آب ساکن در محفظه آزمایش کردند. به نظر می­رسد که نتایج آن‌ها تأثیر ناچیز ساختارها را روی مقدار عدد ناسلت برای یک محفظه عمودی را شامل می­شود. به‌هرحال برای محفظه افقی یک کاهش در عدد ناسلت در مقایسه با حضور آب خالص در عدد رایلی و تجمع ساختارهای بیشتر وجود دارد. نویسندگان، این رفتار غیرعادی را به لایه گذاری نسبت می­دهند.

 

استندبرگ و همکاران]13[ بررسی‌های تجربی روی جابجایی‌های طبیعی نانو سیالات در محفظه عمودی برای اندازه‌های مختلف  و کسر حجمی متفاوت نانو ذرات Al2o3 در بازه 1/0% تا 4% و عدد رایلی در بازه‌ی 105 تا 108 انجام داده‌اند. تنزل اصولی انتقال حرارت در نانوسیالات  شامل نانو ذرات با کسر حجمی بزرگ‌تر از 2% در خارج بازه‌ی عدد رایلی در نتایج آن‌ها مشاهده شد.

 

به‌هرحال افزایش انتقال حرارت به‌اندازه‌ی 18% با آب خالص که برای نانوسیال حاوی تجمع نانو ذرات 1/0% در رایلی های بالابود نمایش داده شد. معمولاً مدل تئوری قابل قبولی برای بررسی هدایت غیرعادی نانوسیالات وجود ندارد.

 

بسیاری از محققان هدایت نانو سیالات را بر مبنای قابلیت جابجایی سیال و نانوذرات، شکل نواحی سطح نانوذرات و کسر حجمی و دما قرار داده‌اند.

 

کبلینسکی و همکاران]14[ و ایستمن و همکاران]15[ مکانیسم‌هایی برای افزایش انتقال حرارت جابجایی پیشنهاد کردند که شامل حرکت براونی نانو ذرات، سطح لایه‌ای مولکولی مایع در مایع جزء وصل‌کننده، انتقال گرما با نانوذرات و تأثیر بر روی دسته‌ی نانوذرات بودند. آن‌ها دلیل آوردند که تأثیر رفتار براونی می­تواند بسته به ورودی بزرگ‌تر پخش گرما در مقایسه با پخش براونی ناچیز در نظر گرفته شود.

 

ایوانس و همکاران اثبات کردند که تأثیر هیدرودینامیکی مربوط به حرکت براونی اثر عکس بر روی هدایت گرمایی نانوسیالات هنگام استفاده از شبیه‌سازی دینامیکی مولکولی و تئوری سینتیک ساده دارد.