دانشگاه آزاد اسلامی
واحد خمینیشهر
دانشکده مکانیک
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc
مهندسی مکانیک – گرایش تبدیل انرژی
انتقال حرارت جابهجایی اجباری نانوسیال غیرنیوتنی تحت جریان مغشوش در میکرولوله
استاد راهنما:
دکتر بابک مهماندوست
استاد مشاور:
دکتر داود طغرایی
زمستان 93
چکیده:
در این تحقیق، جریان مغشوش یک نانوسیال غیرنیوتنی در یک میکروکانال با مقطع دایرهای شبیهسازی شده است. ابتدا انواع طبقهبندی میکروکانالها، روشهای ساخت میکروکانالها و همچنین مزایا و چالشهای استفاده از میکروکانالها بیان شده است. در ادامه مدلهای مختلف در توصیف رفتار سیالات غیرنیوتنی و سپس مفهوم نانوسیال، نحوه تولید نانوذرات و تهیه نانوسیال، مدلهای مختلف برای بیان خواص ترموفیزیکی نانوسیالها از قبیل چگالی، ضریب گرمایی ویژه، ضریب هدایت حرارتی و لزجت دینامیکی تشریح شده است. همچنین مدلهای مناسب برای استفاده در این تحقیق انتخاب شدهاند. با استفاده از نرمافزار CFX، معادلات بقای جرم، بقای مومنتم و بقای انرژی برای جریان مغشوش سیال غیرنیوتنی محلول آبی 5/0 درصد وزنی کربوکسی متیل سلولز و همچنین برای نانوسیال حاوی ذرات اکسید مس در سیال غیرنیوتنی مذکور حل شده است. میدانهای سرعت، فشار و دمای نانوسیالها به دست آمدهاند و با تحلیل نتایج ضریب انتقال حرارت جابهجایی و عدد ناسلت نانوسیالها محاسبه شدهاند. همچنین اثرات کسر حجمی یا غلظت نانوذرات، عدد رینولدز و قطر نانوذرات بر نتایج بررسی شدهاند که بیانگر افزایش ضریب انتقال حرارت جابهجایی و عدد ناسلت با استفاده از نانوسیال غیرنیوتنی نسبت به سیال غیرنیوتنی پایه است. یک رابطه مستقیم بین این افزایش با کسرحجمی نانوذرات و عدد رینولدز وجود دارد. همچنین با کاهش قطر نانوذرات، ضریب انتقال حرارت جابهجایی افزایش مییابد.
کلیدواژهها: میکروکانال، نانوسیال، غیرنیوتنی، انتقال حرارت جابهجایی، جریان مغشوش، عدد ناسلت
فهرست مطالب |
عنوان |
صفحه |
فهرست مطالب |
هفت |
فهرست جدولها |
ده |
فهرست شکلها |
یازده |
فهرست علائم |
سیزده |
فصل اول- مقدمه |
1 |
1-1 میکروکانالها |
2 |
1-2 تغییر خاصیت رئولوژیکی سیال |
2 |
1-3 مواد افزودنی به مایعات |
2 |
فصل دوم-میکروکانالها |
4 |
2-1 چکیده |
4 |
2-2 تاریخچه میکروکانالها |
5 |
2-3 معرفی میکروکانالها |
5 |
2-4 طبقهبندی میکروکانالها و مینیکانالها |
6 |
2-5 مزایا و چالشهای میکروکانالها |
7 |
2-6 روشهای ساخت میکروکانالها |
8 |
2-6-1 فناوری متداول |
9 |
2-6-2 تغییر شکل میکرو |
9 |
2-6-3 اره کردن میکرو (برشکاری میکرو) |
10 |
2-6-4 تکنولوژی مدرن |
10 |
2-6-5 MEMS (سیستم میکرو الکترومکانیک) |
10 |
2-6-6 ماشینکاری میکرو لیزر |
10 |
2-7 جریان تک فاز در میکروکانالها |
11 |
2-8 روابط افت فشار |
11 |
2-9 روابط انتقال حرارت |
13 |
2-9-1 جریان مغشوش |
13 |
2-10 کاربردهای میکروکانالها |
14 |
فصل سوم- سیالات غیر نیوتنی |
15 |
3-1 طبقهبندی سیالات غیر نیوتنی |
15 |
3-1-1 سیالات غیر نیوتنی مستقل از زمان |
16 |
3-1-2 مدل قاعده توانی |
18 |
3-1-3 مدل کراس |
18 |
3-1-4 مدل کارئو |
19 |
3-1-5 مدل الیس |
19 |
3-1-6 سیالات غیر نیوتنی تابع زمان |
19 |
3-1-7 سیالات ویسکوالاستیک |
21 |
فصل چهارم- نانوسیالات |
22 |
4-1 مفهوم نانوسیالات |
22 |
4-2 مزایای نهان نانوسیال |
24 |
4-3 تهیه نانوسیال |
26 |
4-4 خواص ترموفیزیکی نانوسیالات |
28 |
4-4-1 چگالی |
28 |
4-4-2 گرمای ویژه |
28 |
4-4-3 لزجت |
29 |
4-4-4 ضریب هدایت حرارتی |
31 |
4-5 فناوری نانو |
37 |
4-6 تولید نانوذرات |
38 |
4-6-1 فرآیندهای حالت بخار |
38 |
4-6-2 فرآیند حالت مایع و حالت جامد |
39 |
4-6-3 تولید نانوذرات با استفاده از روش سیال فوق بحرانی |
40 |
4-7 نانولولهها |
41 |
4-8 انتقال حرارت جابهجایی در نانوسیالات |
42 |
4-8-1 جابهجایی اجباری در نانوسیالات |
43 |
4-8-2 مدلهای ریاضی تعیین ضریب انتقال حرارت جابهجایی نانوسیالات |
43 |
4-8-3 انتقال حرارت جابهجایی طبیعی |
47 |
فصل پنجم- اغتشاش |
48 |
5-1 مقدمه |
48 |
5-2 ویژگیهای جریان اغتشاشی سیالات |
50 |
5-3 مدلهای اغتشاشی |
51 |
5-3-1 مدل k-e |
51 |
5-3-2 استفاده از تابع جریان در مدل k-e برای اعداد رینولدز بالا |
52 |
5-3-3 مدل k-e در اعداد رینولدز پایین |
53 |
5-3-4 مدل RNG |
53 |
5-3-5 مدل k-w |
54 |
5-3-6 مدل تنش رینولدزی (RSM) |
55 |
فصل ششم- مطالعات آزمایشگاهی، عددی و تئوریک |
56 |
6-1 مقدمه |
56 |
6-2 مطالعات آزمایشگاهی |
57 |
6-3 مطالعات تئوریک |
60 |
6-4 مطالعات عددی |
63 |
فصل هفتم- بیان مسئله |
67 |
7-1 مقدمه |
67 |
7-2 تشریح مسئله |
68 |
7-3 تعیین خواص ترموفیزیکی نانوسیال |
69 |
7-4 استقلال شبکه و تعیین شرایط مرزی |
71 |
فصل هشتم- نتایج |
73 |
8-1 محاسبه خواص ترموفیزیکی نانوسیال |
73 |
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان: