۲-۴-۸- دما
ضریب رسانش حرارتی موثر و حرکت براونی نانوسیال با دما افزایش می­یابد. چوی و همکاران [۱۲] با انجام آزمایش تجربی روی مخلوط آلومینیوم–آب چگونگی تغییرات ضریب رسانش حرارتی با دما را نشان دادند. شکل (۲-۸) نشان می­دهد که با افزایش دمای نانوسیال ضریب رسانش حرارتی نانوسیال نسبت به سیال پایه افزایش می­یابد.

شکل ۲-۸- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به دما برای مخلوط آلومینیوم–آب [۱۲]
پایان نامه - مقاله - پروژه
۲-۵- انواع نانو ذرات
نانو ذرات به سه دسته نانو سیالات سرامیکی، نانو سیالات فلزی و نانو سیالات حاوی نانو لوله های کربنی و پلیمری تقسیم می شود که به اختصار به معرفی آنها پرداخته می شود.
۲-۵-۱- نانو سیالات سرامیکی
نانو سیالات سرامیکی اولین نوعی بود که توسط گروه [۲۹]ANL ساخته شد. اولین تحقیق در این زمینه اندازه گیری رسانایی سیالاتی بود که شامل ذرات AL2O3و Cuo در آب و اتیلن گلیکول بودند ]۱۸[. آنها از درصد حجمی %۵-۱ استفاده کردند و مشاهد شد وقتی اتیلن گلیکول استفاده می شود یک افزایش ۲۰% با نسبت حجمی ۴% CuO بدست می آید، افزایش رسانایی وقتی از آب استفاده شد کمتر بود یک افزایش ۱۲% با نسبت حجمی ۵/۳% CuO.
مدل ماکسول اصلی به صورت زیر است ]۱[:

 

(۲-۲)

 

 

در هر دو مدل، [۳۰]Keff: رسانایی گرمایی مؤثر، Kf: رسانایی گرمایی سیال، Ks: رسانایی گرمایی ذرات جامد، n: فاکتور ضریب شکل (برای کره ۳ و برای سیلندر ۶) و نسبت حجمی  نانو ذرات.
ژی و همکارانش ]۱۹[ رسانایی گرمایی نانو سیال شامل Al2o3با ذرات ریزتر از (nm2/3- 2/1) را اندازه گیری کردند. آنها علاوه بر اثر سیال پایه اثر اندازه ذره را نیز دیدند. بنابراین مشخص شد که ذرات اکسید سرامیکی که خود رسانایی گرمایی بالایی ندارند، می توانند باعث افزایش رسانایی گرمایی نانو سیالات شوند. دلیل اصلی که باعث شده تحقیقات زیادی درباره نانوسیالات با ذرات اکسیدی انجام شود در دسترس بودن آنهاست.
مورشد و همکاران [۲۰]، به بررسی اثر شکل هندسی ذرات نانوی TiO2 در سیال پایه­ آب روی ضریب رسانش حرارتی موثر نانوسیال پرداختند. در این کار از ذرات نانو به شکل کروی با قطر nm15 و به شکل غیر کروی با ابعاد nm10× ۴۰ استفاده کردند. مشاهدات نشان می­دهد که حدود ۳۳ درصد برای ذرات غیر کروی و ۳۰ درصد برای ذرات کروی، ضریب رسانش حرارتی موثر نانوسیال افزایش یافته است.
۲-۵-۲- نانو سیالات فلزی
با اینکه پتانسیل نانو سیالات در افزایش انتقال حرارت از همان نانو سیالات همراه با ذرات سرامیکی مشخص بود، ولی با این حال نانو سیالات با پایه ذرات فلزی قدم بزرگی روبه جلو بود.
ایستمن و همکارانش ]۲۱[ یک افزایش ۴۰% رسانایی با نسبت حجمی ۳/۰% با ذرات nm10 مس معلق در اتیلن گلیکول را گزارش داد این گزارش به روشنی اثر ذرات را نشان می دهد و پتانسیل نانو ذرات با ذرات کوچکتر را نشان می داد.
پاتل و همکارانش ]۲۲[ برای اولین بار از طلا و نقره برای ساختن نانو سیال در سیال پایه آب استفاده کردند. آنها همچنین از یک شیوه سیم داغ برای اندازه گیری رسانایی گرمایی استفاده کردند. مهمترین مشاهده آنها در این مطالعه افزایش قابل توجه رسانایی گرمایی برای مقادیر ناچیز غلظت ذرات بود.
ژی و همکارانش ]۲۳[ مطالعه ای بر روی وابستگی رسانایی گرمایی مخلوط سیال- نانو ذره با سیال پایه را آغاز کردند. این محققان اثر پخش شدگی Al2O3 -  را در آب یونیزه، گلیسرول و مخلوط آب روغن پمپ، مخلوط آب- اتیلن گلیکول را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که نرخ رسانایی گرمایی با افزایش رسانایی گرمایی سیال پایه کاهش می یابد.
۲-۵-۳- نانو سیالات، حاوی نانو لوله های کربنی و پلیمری
بزرگترین افزایش در رسانایی گرمایی توسط چوی و همکارانش ]۲۴[ ارائه گردید، که یک افزایش ۵۰% در رسانایی گرمایی با ۱% نسبت حجمی نانو لوله ها را نشان می دهد. دو عامل در افزایش غیرعادی رسانایی گرمایی مهمتر به نظر می آید. اول، رسانایی گرمایی نانو لوله های کربنی بسیار بالا است (w/m.k 3000). دوم، نانو لوله ها نسبت طول به عرض(  ) بسیار زیادی دارند. ژی و همکارانش ]۲۵[ رسانایی گرمایی MWCNT[31] با قطر متوسط nm15در اتیلن گلیکول اندازه گرفتند، مشاهده شد که افزایش بیشتری برای نسبت حجمی مشابه در سیال که رسانایی گرمایی کمتری دارد بوجود می آید.
۲-۶- نظریه هایی بر نانو سیالات
۲-۶-۱- روابط تئوری ارائه شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثرنانوسیال
تاکنون تلاشهای زیادی برای پی بردن به علت افزایش زیاد رسانایی گرمایی نانو سیالات انجام شده است. از حرکت ساده براونی گرفته تا مدلهای پیچیده. در طول سالهای گذشته تلاشها شدت بیشتری پیدا کرده است ولی هنوز به نظر می رسد که به نتیجه مطلوب نرسیده باشند. ماکسول برای اولین بار [۱]، رابطه­ای برای ضریب رسانش حرارتی موثر برای مخلوط ذرات معلق در ابعاد میکرو در سیال ارائه کرد که این رابطه در ابعاد نانو نیز بسیار مورد استفاده قرار گرفته است، البته این رابطه بسیار ساده بوده و تنها برای اثر نسبت حجمی نانوسیال در ضریب رسانش حرارتی موثر برای ذرات نانو کروی در نظر گرفته شده است. مدل ماکسول برای رسانایی گرمایی مخلوط جامد – سیال با ذرات نسبتاً بزرگ و درصد حجمی پایین ذرات بسیار مناسب است. رابطه آن به صورت زیر است[۱]:

 

(۲-۳)

 

 

فرمول ماکسول نشان می دهد که رسانایی گرمایی مؤثر به رسانایی گرمایی ذرات کروی، سیال پایه و نسبت حجمی ذرات جامد بستگی دارد.
همیلتون و کروسر [۲]، رابطه­ ماکسول را کامل نموده و رابطه ای برای رسانش حرارتی ارائه نمودند که در آن علاوه بر اثر نسبت حجمی نانوذرات، اثر شکل و اندازه ی آن ها نیز در نظر گرفته شده است..

 

(۲-۴)

 

 

که در آن keff رسانایی گرمایی مؤثر، Kf رسانایی گرمایی سیال، Ks رسانایی گرمایی ذرات جامد، n: فاکتور ضریب شکل (برای کره ۳ و برای سیلندر ۶) و نسبت حجمی  نانو ذرات.
با این حال چندین رابطه ثبت تجربی برای محاسبه رسانایی مخلوط دو فازی وجود دارد. اساسل همه آنها بر پایه تعریف رسانایی گرمایی مخلوط دو جزئی است‍[۲۶]:

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...