دانشگاه آزاد اسلامی

واحد خمینی­شهر

دانشکده مکانیک

پایان ­نامه برای دریافت درجه کارشناسی­ارشدM.Sc

مهندسی مکانیک ـ گرایش تبدیل انرژی

بررسی انتقال حرارت جابجایی اجباری در حالت جریان آرام نانوسیال در کانال با مقطع مثلثی با دو ضلع شارثابت و یک ضلع دماثابت

استاد راهنما:

دکتر بابک مهماندوست

تابستان 1393

چکیده:

در تکنولوژی نانو اولین اثر کاهش اندازه ذرات، افزایش سطح است. افزایش نسبت سطح به حجم نانوذرات باعث می­شود که اتم های واقع در سطح، اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات، بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. همچنین ترکیب نانوذرات با سیال، بواسطه حرکت براونی نانوذرات و اثر خوشه­ای آنها، موجب افزایش ضریب هدایت گرمایی و ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال می­شود. از آنجا که در بحث انتقال حرارت افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین به تنهایی کافی نبوده و عدد ناسلت نیز باید بررسی شود، در این  پایان­نامه سعی کردیم هر دو پارامتر را در کنار هم بررسی کنیم که به نتایج قابل توجه و قابل تاملی نیز دست پیدا کردیم. استفاده از نانوسیال موجب افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین شده اما از طرفی به دلیل افزایش ضریب رسانایی توسط نانوذرات، ناسلت میانگین به میزان بسیار کمی افزایش می­یابد. نتایج بدست آمده حاصل پردازش های نرم افزار ANSYS-CFX  است. این نرم افزار در میان نرم افزارهای موجود از دقت بالایی برخوردار می­باشد. مساله بررسی انتقال حرارت در کانال با مقطع مثلث متساوی­­الاضلاع ، قطر هیدرولیکی 8 میلیمتر، طول 1 متر در حالت تکفاز در 2 قطر 20 و80  نانومتری و کسرحجمی 1، 2 و 4 درصد در حالت شار و دمای ثابت در سطح حل شده است. رژیم جریان آرام و عدد رینولدز بر اساس نانوسیال تعریف و در تمامی حالات برابر 100 در نظر گرفته شده است. با کاهش قطر ذرات استفاده‌شده میزان ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین افزایش یافته ولی در مواردی عدد ناسلت کاهش یافته که دلیل آن افزایش ضریب رسانایی با کاهش قطر ذرات است. میزان تاثیر کسرحجمی بر ماکزیمم سرعت در مقطع و  افت فشار نیز بررسی شده است.  با افزایش قطر نانوذرات به بیش از 100 نانومتر، رفتار نانوسیال به سمت عدم یکنواختی پیش می­رود و برای بدست آوردن جواب­های دقیق لازم است که از معادلات و روابط مربوط به حالت 2فازی استفاده شود.

واژه­­های کلیدی: عدد رینولدز-عدد ناسلت-ضریب انتقال حرارت جابجایی-افت فشار-کسرحجمی

فهرست مطالب

فصل1:مقدمه

1-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………2

1-2-کاربردهای نانوسیال………………………………………………………………………………..5

1-3-روشهای تهیه نانوذرات……………………………………………………………………………. 6

1-4-توزیع  نانوذرات در سیال پایه………………………………………………………………………9

فصل 2: مروری بر پیشینه تحقیق

2-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………12

2-2-مطالعات عددی انتقال حرارت جابجایی در مقیاس نانو………………………………………..12

2-3- مطالعات تجربی انتقال حرارت جابجایی در مقیاس نانو……………………………………..15

2-4-تحقیقات انجام شده در زمینه ضریب هدایت حرارتی…………………………………………19

2-5-نتیجه گیری………………………………………………………………………………………22

فصل 3: مبانی تحلیل

3-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………….24

3-2- انتقال حرارت جابجایی در جریان داخلی درون کانال………………………………………..24

3-3-معادلات حاکم بر جریان سیال در یک کانال…………………………………………………..24

3-4-شرایط توسعه یافتگی در کانال…………………………………………………………………26

3-5-روشهای مدلسازی جریان نانوسیال……………………………………………………………27

3-6-بیان مساله……………………………………………………………………………………….33

3-7-روش حل…………………………………………………………………………………………34

فصل4: نتایج

4-1-استقلال شبکه……………………………………………………………………………………37

4-2-صحت سنجی……………………………………………………………………………………37

4-3- بررسی اثر نانوسیال بر میزان سرعت و افت فشار جریان…………………………………46

4-4-نتایج……………………………………………………………………………………………..64

فصل 5: جمع­بندی و پیشنهادها

5-1-مقدمه………………………………………………………………………………………….70

5-2-روش تکفاز………………………………………………………………………………………..70

5-3- اثر تغییر قطر نانوذرات بر میزان انتقال حرارت…………………………………………..70

5-4- اثر تغییر کسرحجمی نانوذرات بر میزان انتقال حرارت……………………………………70

5-5- تاثیر نانوسیال بر میزان افت فشار در طول کانال…………………………………………..71

5-6- تاثیر نانوسیال بر میزان ماکزیمم سرعت جریان در مقطع توسعه یافته…………………….71

5-7-جمع بندی………………………………………………………………………………………….72

5-8-پیشنهادها……………………………………………………………………………………………72

مراجع…………………………………………………………………………………………………….73

فهرست جداول

صفحه

• جدول:  مقایسه خواص میکرو سیالات با نانو سیالات                                               4

4-1-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت 3 وجه

برای سیال آب خالص                                                                                                                44

4-2-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت 3 وجه

برای نانوسیال باکسر حجمی 1%                                                                           45

4-3-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت 3 وجه

برای نانوسیال باکسر حجمی 2%                                                                            46

4-4-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت در حالت شارثابت 3 وجه

برای نانوسیال باکسر حجمی 4%                                                                            47

4-5-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت بر روی صفحه داغ(وجه کف

با دمای ثابت)، در حالت  r_q=1   و d_p=80  برای سیال آب خالص                                      58

4-6-      جدول:  ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت بر روی صفحه داغ(وجه کف با دمای ثابت)، در حالت  r_q=1   و d_p=80  برای نانوسیال با کسرحجمی 4%                                   59

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد  

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: