دانلود پایان نامه:مطالعه آزمایشگاهی اثرات دما و کسرحجمی نانوذرات بر لزجت دینامیکی و ضریب هدایت گرمایی نانوسیال آب- اکسید آهن

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک

گرایش :تبدیل انرژی   

عنوان : مطالعه آزمایشگاهی اثرات دما و کسرحجمی نانوذرات بر لزجت دینامیکی و ضریب هدایت گرمایی نانوسیال آب- اکسید آهن

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد خمینی شهر

دانشکده مکانیک

 

                      پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد  M.Sc

      گرایش مهندسی مکانیک – تبدیل انرژی       

مطالعه آزمایشگاهی اثرات دما و کسرحجمی نانوذرات بر لزجت دینامیکی و ضریب هدایت گرمایی نانوسیال آب- اکسید آهن

 

استاد راهنما:

دکتر داود طغرایی

استاد مشاور:

دکتر سیف اله سعدالدین

زمستان 1393

 


 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                 صفحه

فهرست مطالب…………………………………………………………………………………………………………………….. ا

فهرست جداول …………………………………………………………………………………………………………………..ح

فهرست نمودارها ………………………………………………………………………………………………………………..ط

فهرست اشکال ………………………………………………………………………………………………………………….. ی

چکیده ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….ص

فصل اول: معرفی

1-1 تاریخچه فناوری نانو……………………………………………………………………………………………………… 2

1-2 تصویری از نانو متر  ………………………………………………………………………………………………………..4

1-3 اهمیت مقیاس نانو ………………………………………………………………………………………………………… 4

1-4 تعرف فناوری نانو ………………………………………………………………………………………………………… 5

1-5 روش های رایج در افزایش انتقال حرارت …………………………………………………………………………. 5

1-5-1 روش های فعال ……………………………………………………………………………………………………….. 6

1-5-1-1 ابزار مکانیکی ………………………………………………………………………………………………………. 6

1-5-1-2 ارتعاش سطوح …………………………………………………………………………………………………….. 6

1-5-1-3  ارتعاش سیال یا جریان طپشی …………………………………………………………………………………. 6

1-5-1-4 میدان الکترواستاتیکی (مستقیم یا متناوب) …………………………………………………………………. 7

1-5-1-5 تزریق ………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-5-1-6 مکش ………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-5-2 روش های غیر فعال ………………………………………………………………………………………………….. 7

1-5-2-1 پره ها (سطوح گسترده) …………………………………………………………………………………………. 7

1-5-2-2 میکرو کانال ها …………………………………………………………………………………………………….. 8

1-5-2-3 افزایش انتقال حرارت گردابه ای ……………………………………………………………………………… 8

فهرست مطالب

عنوان                                                          صفحه

1-5-2-4 تغییر خاصیت رئولوژیکی سیال ……………………………………………………………………………….. 8

1-5-2-5 پوشش دهی و پرداخت سطح …………………………………………………………………………………. 8

1-5-2-6 ایجاد زبری سطحی ……………………………………………………………………………………………….. 9

1-5-2-7 استفاده از وسایل چرخاننده جریان …………………………………………………………………………… 9

1-5-2-8 ایجاد انقطاع و شکستگی در جریان ………………………………………………………………………….. 9

1-5-2-9 آشوبناک کردن جریان …………………………………………………………………………………………. 9

1-5-2-10 لوله های مارپیچی ………………………………………………………………………………………………. 9

1-5-2-11 افزودن ذرات جامد به مایع ………………………………………………………………………………….. 10

1-6 مزایای استفاده از نانو ذرات ………………………………………………………………………………………….. 10

 

فصل دوم: نانو سیال و تعیین خواص آن

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………….. 12

2-1 روند رو به رشد تحقیقات در زمینه نانو سیال …………………………………………………………………….. 13

2-2 ضرورت وجود و روند پیدایش نانو سیالات …………………………………………………………………….. 15

2-2-1 تهیه نانو سیالات …………………………………………………………………………………………………….. 17

2-2-2 روش های ساخت نانو سیال ………………………………………………………………………………………. 17

2-3 پایداری نانو ذرات در نانو سیالات ………………………………………………………………………………….. 20

2-3-1 اهمیت پایداری نانو سیال ………………………………………………………………………………………….. 20

2-3-2 اضافه کردن فعال کننده یا مواد فعال در سطح ………………………………………………………………. 20

2-3-3 کنترل PH …………………………………………………………………………………………………………….. 21

2-3-4 ارتعاشات فراصوت …………………………………………………………………………………………………. 22

2-4 کاربردهای نانو سیال …………………………………………………………………………………………………… 22

 

فهرست مطالب

عنوان                                                          صفحه

2-4-1 صنعت حمل و نقل ………………………………………………………………………………………………….. 23

2-4-2 نانو سیال در سیستم خنک کاری ………………………………………………………………………………… 23

2-4-3 نانو سیال در سوخت ……………………………………………………………………………………………….. 24

2-4-4 نانو سیال در سیستم ترمز …………………………………………………………………………………………… 24

2-4-5 نانو سیال در سیستم روغن کاری ………………………………………………………………………………… 25

2-4-6 خنک کاری صنعتی ……………………………………………………………………………………………….. 25

2-4-7 رآکتورهای اتمی …………………………………………………………………………………………………… 26

2-4-8 استخراج انرژی زمین گرمایی و دیگر منابع انرژی …………………………………………………………. 26

2-4-9 خنک کاری قطعات الکترونیکی ……………………………………………………………………………….. 27

2-4-10 زمینه های نظامی …………………………………………………………………………………………………… 27

2-4-11 کاربردهای فضایی ……………………………………………………………………………………………….. 28

2-4-12 پزشکی ………………………………………………………………………………………………………………. 28

2-4-12-1 تحویل دارو …………………………………………………………………………………………………….. 28

2-4-12-2 درمان سرطان …………………………………………………………………………………………………… 29

2-5 پارامترهای تأثیرگذار بر ضریب هدایت گرمایی ……………………………………………………………….. 30

2-5-1 کسرحجمی ………………………………………………………………………………………………………….. 30

2-5-2 جنس نانو ذرات …………………………………………………………………………………………………….. 31

2-5-3 نوع سیال ………………………………………………………………………………………………………………. 32

2-5-4 اندازه نانو ذرات ……………………………………………………………………………………………………… 32

2-5-5 شکل نانو ذرات ……………………………………………………………………………………………………… 33

2-5-6 دما ………………………………………………………………………………………………………………………. 34

2-5-7 مقدار PH ……………………………………………………………………………………………………………… 34

2-5-8 حرکت براونی ……………………………………………………………………………………………………….. 35

فهرست مطالب

عنوان                                                  صفحه

2-5-9 خوشه ای شدن ………………………………………………………………………………………………………. 36

2-5-10 لایه ای شدن در اطراف نانو ذره ………………………………………………………………………………. 37

2-6 دیگر مکانیزم های مؤثر بر انتقال حرارت …………………………………………………………………………. 38

2-6-1 ترموفورسیس ………………………………………………………………………………………………………… 38

2-6-2 دیفیوژنوفرسیس …………………………………………………………………………………………………….. 38

2-7 تعیین خواص نانو سیال ………………………………………………………………………………………………… 38

2-7-1 چگالی …………………………………………………………………………………………………………………. 39

2-7-2 ظرفیت گرمایی ویژه ……………………………………………………………………………………………….. 39

2-7-3 ضریب انبساط حرارتی …………………………………………………………………………………………….. 40

2-7-4 ضریب هدایت گرمایی ……………………………………………………………………………………………. 40

2-7-5 مدل های مبتنی بر حرکت براونی ………………………………………………………………………………. 41

2-7-5-1 مدل های مبتنی بر خوشه ای شدن نانو ذرات ……………………………………………………………. 46

2-7-5-2 مدل های مبتنی بر لایه ای شدن سیال ……………………………………………………………………… 48

2-7-5-3 دیگر مدل ها ……………………………………………………………………………………………………… 49

2-8 لزجت دینامیکی ………………………………………………………………………………………………………… 50

2-8-1 لزجت دینامیکی …………………………………………………………………………………………………….. 51

2-8-2 پارامترهای تأثیر گذار بر لزجت …………………………………………………………………………………. 57

2-8-2-1 اثر دما ………………………………………………………………………………………………………………. 57

2-8-2-2 اثر کسر حجمی …………………………………………………………………………………………………. 58

2-8-2-3 اثر اندازه ذره ……………………………………………………………………………………………………… 61

2-8-3 بررسی های تحلیلی لزجت ……………………………………………………………………………………….. 62

2-8-4 بررسی های تجربی لزجت ……………………………………………………………………………………….. 63

 

فهرست مطالب

عنوان                                                 صفحه

 

فصل سوم: روش های اندازه گیری خواص ترموفیزیکی (لزجت و ضریب هدایت گرمایی)

3-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………. 66

3-2 لزجت ……………………………………………………………………………………………………………………… 66

3-2-1 لزجت دینامیکی …………………………………………………………………………………………………….. 66

3-2-2 لزجت سینماتیک …………………………………………………………………………………………………… 67

3-3 اهمیت اندازه گیری لزجت …………………………………………………………………………………………… 67

3-4 معرفی انواع لزجت سنج  و کاربرد هر نوع از آن ………………………………………………………………. 67

3-4-1 لزجت سنج های آزمایشگاهی …………………………………………………………………………………… 67

3-4-1-1 لزجت سنج های U شکل ……………………………………………………………………………………… 67

3-4-1-2 لزجت سنج های سقوطی ……………………………………………………………………………………… 68

3-4-1-3 لزجت سنج های لرزشی ………………………………………………………………………………………. 68

3-4-1-4 لزجت سنج های دورانی ………………………………………………………………………………………. 69

3-4-1-5 لزجت سنج های استابینگر …………………………………………………………………………………….. 69

3-5 شرح آزمایش، اندازه گیری لزجت در این پایان نامه …………………………………………………………. 69

3-5-1 مشخصات دستگاه بروکفیلد ……………………………………………………………………………………… 72

3-6 ضریب هدایت گرمایی ……………………………………………………………………………………………….. 73

3-6-1 روش سیم داغ گذرا ………………………………………………………………………………………………… 74

3-6-2 روش صفحات موازی پایا ………………………………………………………………………………………… 75

3-6-3 روش تحلیلگر حرارت ثابت …………………………………………………………………………………….. 75

3-6-4 روش استوانه های هم مرکز ……………………………………………………………………………………… 76

3-6-5 روش نوسانی دما ……………………………………………………………………………………………………..77

 

فهرست مطالب

عنوان                                                 صفحه

3-6-6 روش مقایسه حرارتی ………………………………………………………………………………………………. 77

3-6-7 روش امگا 3 ………………………………………………………………………………………………………….. 78

3-7 روش اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی در این تحقیق …………………………………………………… 78

3-7-1 مشخصات دستگاه KD2-Pro …………………………………………………………………………………… 79

3-7-1-1 قابلیت های دستگاه …………………………………………………………………………………………….. 79

3-7-1-2 محدوده اندازه گیری …………………………………………………………………………………………… 79

3-7-1-3 دقت اندازه گیری ……………………………………………………………………………………………….. 79

3-8 دیگر دستگاه های استفاده شده در این آزمایش ……………………………………………………………….. 80

3-8-1 دستگاه PH متر …………………………………………………………………………………………………….. 80

3-8-1-1 مشخصات دستگاه ………………………………………………………………………………………………. 80

3-8-2 دستگاه همزن (استیرر) …………………………………………………………………………………………….. 81

3-8-3 دستگاه ترازوی دیجیتال آزمایشگاهی ………………………………………………………………………… 81

 

فصل چهارم: تحلیل و بررسی دستاوردهای آزمایش

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………….. 82

4-1 اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی ………………………………………………………………………………. 82

4-1-1 اثر دما بر ضریب هدایت گرمایی نانو سیال …………………………………………………………………… 82

4-1-2 اثر کسر حجمی بر ضریب هدایت گرمایی …………………………………………………………………… 88

4-1-3 مقایسه ضریب هدایت گرمایی نسبی بر حسب کسر حجمی با فرمولاسیون مختلف …………….. 103

4-1-4 ارائه روابط ریاضی برای ضریب هدایت حرارت نسبی ………………………………………………….. 107

4-2 لزجت دینامیکی ………………………………………………………………………………………………………. 110

4-2-1 اثر دما بر لزجت دینامیکی ………………………………………………………………………………………. 110

4-2-2 اثر کسر حجمی بر لزجت دینامیکی ………………………………………………………………………….. 114

فهرست مطالب

عنوان                                                 صفحه

4-3 لزجت نسبی نانو سیال ………………………………………………………………………………………………… 118

4-3-1 اثر کسر حجمی بر افزایش لزجت نسبی ……………………………………………………………………… 123

4-3-2 مقایسه نتایج تجربی اثر کسر حجمی بر لزجت نسبی با فرمولاسیون مختلف ………………………. 127

4-3-3 ارائه روابط ریاضی برای لزجت نسبی ……………………………………………………………………….. 135

4-4 ارائه نتایج حاصل از آزمایش در قالب جدول……………………………………………………………………137

 

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1 جمع بندی ………………………………………………………………………………………………………………..140

5-2 پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………..141

منابع………………………………………………………………………………………………………………………………142

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                 صفحه

جدول 1-1 انقلاب های صنعتی تاریخ بشر ………………………………………………………………………………. 3

جدول 1-2 وقایع برجسته در تاریخ فناوری نانو ………………………………………………………………………… 4

جدول 1-3 ضرایب هدایت حرارتی مواد گوناگون ………………………………………………………………….. 10

جدول 2-1 مقایسه اجمالی میکرو ذرات و نانو ذرات ……………………………………………………………….. 12

جدول 2-2 روند روبه رشد تحقیقات در زمینه نانو سیال با بررسی تعداد مقالات مرتبط در بانک اطلاعاتی Scopus …………………………………………………………  …………………………………………………………….. 14

جدول 2-3 مقایسه ضرایب هدایت حرارتی چند مایع و جامد مرسوم ………………………………………….. 15

جدول 2-4 افزایش ضریب انتقال حرارت و روش تولید برخی نانو سیالات ………………………………….. 19

جدول 2-5 خواص برخی سیال ها و نانو ذرات ……………………………………………………………………… 39

جدول 2-6 ضرایب ثابت برای مدل کووکلینستروئر ………………………………………………………………… 44

جدول 2-7 ضریب ثابت  برای مدل ضریب هدایت گرمایی واجها و داس …………………………………. 45

جدول 2-8 ضرایب ثابت مدل ضریب هدایت گرمایی دوانگدونسوک و وونگویس ……………………… 50

جدول 2-9 ضرایب ثابت در ناحیه دمایی مدل لزجت نامبورو و همکاران …………………………………….. 53

جدول 2-10 ضرایب ثابت در دو ناحیه دمایی لزجت نامبورو و همکاران ……………………………………… 54

جدول 2-11 ثابت های رابطه لزجت دینامیکی دوانگدونسوک و وونگویس ………………………………… 56

جدول 2-12 خلاصه مدل هایی از لزجت نانو سیال ها، به عنوان تابع درجه حرارت و کسر حجمی نانو ذرات (اکسید آلومینیوم / آب) ……………………………………………………………………………………………. 59

جدول 2-13 ……………………………………………………………………………………………………………………. 60

جدول 2-14 بیان های تحلیلی عمومی برای لزجت نانو سیال به صورت تابعی از کسر حجمی ………….. 64

جدول 2-15 خلاصه ای از مدل های لزجت در دمای اتاق بر پایه داده های تجربی ………………………… 65

جدول 3-1 خواص مربوط به نانو ذره ……………………………………………………………………………………. 71

جدول 4-1 ضریب هدایت حرارتی نانو سیال برحسب دما و کسر حجمی ……………………………………….87

جدول 4-2 خواص آب دیونیزه ………………………………………………………………………………………….. 93

فهرست جداول

عنوان                                                 صفحه

جدول 4-3 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای20 ……………………128

جدول 4-3 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای25 ……………………130

جدول 4-4 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای35 ……………………130

جدول 4-5 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای45 ……………………131

جدول 4-6 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای55 ……………………132

جدول 4-7 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای25 ……………………133

جدول 4-8 نتایج آزمایشگاهی ضریب هدایت گرمایی نانوسیال …………………………………………………138

جدول 4-9 نتایج آزمایشگاهی ضریب هدایت گرمایی نسبی………………………………………………………138

جدول 4-10 نتایج آزمایشگاهی لزجت دینامیکی نانوسیال ………………………………………………………..139

جدول4-11 نتایج آزمایشگاهی لزجت نسبی…………………………………………………………………………..139

 

 

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                 صفحه

شکل 2-1 تعداد مقالات یافت شده با جستجوی کلمات Nanofluids یا Nanofluid در Engineeringدر سال 2008 ………………………………………………………………………………………………………………………………… 13

شکل 2-2 نانو سیال به دست آمده از روش مرحله ای ………………………………………………………………. 17

شکل 2-3 نانو سیال آب و اکسید مس به دست آمده از روش تک مرحله ای ……………………………….. 18

شکل 2-4 اثر انباشتگی به بهبود ضریب هدایت گرمایی نانو سیال ……………………………………………….. 36

شکل 2-5 وجود یک مقدار بهینه برای انباشتگی نانو ذرات ……………………………………………………….. 37

شکل 2-6 گرادیان سرعت و همچنین تنش برشی برای یک سیال نیوتنی ……………………………………… 50

شکل 2-7 کاهش لزجت با افزایش درجه حرارت …………………………………………………………………… 58

شکل 3-1 تصویر TEM …………………………………………………………………………………………………….. 70

شکل 3-2 تصویر XRD …………………………………………………………………………………………………….. 70

شکل 3-3 دستگاه اندازه گیری لزجت بروکفیلد ……………………………………………………………………… 73

شکل 3-4 روش های مختلف اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی نانو سیالات …………………………….. 74

شکل 3-5 شماتیک دستگاه اندازه گیری با روش سیم داغ گذرا ………………………………………………… 74

شکل 3-6 دستگاه اندازه گیری تجربی به روش صفحات موازی پایا ……………………………………………. 75

شکل 3-7 دیاگرام شماتیک دستگاه اندازه گیری تجربی به روش TPS ……………………………………….. 76

شکل 3-8 سطح مقطع برش خورده تجهیزات اندازه گیری به روش استوانه های هم مرکز ………………. 76

شکل 3-9 دستگاه اندازه گیری تجربی به روش نوسانی دما ……………………………………………………….. 77

شکل 3-10 دستگاه اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی بر پایه روش مقایسه حرارتی ……………………. 78

شکل 3-11 دستگاه اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی KD2-Pro …………………………………………… 80

شکل 3-12 نمونه ای از دستگاه PH متر ……………………………………………………………………………….. 80

شکل 4-1 ضریب هدایت گرمایی در دمای مختلف در کسر حجمی 1/0 درصد …………………………… 83

شکل 4-2 ضریب هدایت گرمایی در دمای مختلف در کسر حجمی 2/0 درصد …………………………… 84

شکل 4-3 ضریب هدایت گرمایی در دمای مختلف در کسر حجمی 4/0 درصد …………………………… 84

فهرست اشکال

عنوان                                                 صفحه

شکل 4-4 ضریب هدایت گرمایی در دمای مختلف در کسر حجمی 1 درصد ………………………………. 85

شکل 4-5 ضریب هدایت گرمایی در دمای مختلف در کسر حجمی 2 درصد ………………………………. 85

شکل 4-6 ضریب هدایت گرمایی در دمای مختلف در کسر حجمی 3 درصد ………………………………. 86

شکل 4-7 ضریب هدایت گرمایی در کسرهای حجمی مختلف در دمای 20 درجه سانتی گراد ……….. 98

شکل 4-8 ضریب هدایت گرمایی در کسرهای حجمی مختلف در دمای 25 درجه سانتی گراد ……….. 89

شکل 4-9 ضریب هدایت گرمایی در کسرهای حجمی مختلف در دمای 35 درجه سانتی گراد ………. 90

شکل 4-10 ضریب هدایت گرمایی در کسرهای حجمی مختلف در دمای 45 درجه سانتی گراد …….. 90

شکل 4-11 ضریب هدایت گرمایی در کسرهای حجمی مختلف در دمای 55 درجه سانتی گراد …….. 91

شکل 4-12 ضریب هدایت گرمایی در کسرهای حجمی و دماهای مختلف ………………………………… 92

شکل 4-13 ضریب هدایت گرمایی نسبی در کسر حجمی مختلف- دمای 20 درجه سانتی گراد …….. 94

شکل 4-14 ضریب هدایت گرمایی نسبی در کسر حجمی مختلف- دمای 20 درجه سانتی گراد …….. 94

شکل 4-15 ضریب هدایت گرمایی نسبی در کسر حجمی مختلف- دمای 20 درجه سانتی گراد …….. 95

شکل 4-16 ضریب هدایت گرمایی نسبی در کسر حجمی مختلف- دمای 20 درجه سانتی گراد …….. 96

شکل 4-17 ضریب هدایت گرمایی نسبی در کسر حجمی مختلف- دمای 20 درجه سانتی گراد …….. 97

شکل 4-18 ضریب هدایت گرمایی نسبی در کسر حجمی مختلف- دماهای مختلف …………………….. 98

شکل 4-19 ضریب هدایت گرمایی نسبی در دماهای مختلف با کسر حجمی 1/0 درصد ……………….. 99

شکل 4-20 ضریب هدایت گرمایی نسبی در دماهای مختلف با کسر حجمی 2/0 درصد ……………….. 99

شکل 4-21 ضریب هدایت گرمایی نسبی در دماهای مختلف با کسر حجمی 4/0 درصد ……………….. 100

شکل 4-22 ضریب هدایت گرمایی نسبی در دماهای مختلف با کسر حجمی 1 درصد ………………….. 101

شکل 4-23 ضریب هدایت گرمایی نسبی در دماهای مختلف با کسر حجمی 2 درصد ………………….. 101

شکل 4-24 ضریب هدایت گرمایی نسبی در دماهای مختلف با کسر حجمی 3 درصد ………………….. 102

شکل 4-25 اثر دما بر افزایش ضریب هدایت گرمایی نسبی در کسرهای حجمی مختلف ………………. 103

شکل 4-26 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی در دمای 20 درجه سانتی گراد ……………………… 104

فهرست اشکال

عنوان                                                 صفحه

شکل 4-27 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی در دمای 25 درجه سانتی گراد ……………………… 104

شکل 4-28 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی در دمای 35 درجه سانتی گراد ……………………… 105

شکل 4-29 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی در دمای 45 درجه سانتی گراد ……………………… 105

شکل 4-30 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی در دمای 55 درجه سانتی گراد ……………………… 106

شکل 4-31 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی در دماهای مختلف ……………………………………… 106

شکل 4-32 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی صفر درصد …………………….. 107

شکل 4-33 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 1/0 درصد ……………………….. 107

شکل 4-34 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 2/0 درصد ……………………….. 108

شکل 4-35 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 4/0 درصد ……………………….. 108

شکل 4-36 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 1 درصد …………………………… 108

شکل 4-37 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 2 درصد …………………………… 108

شکل 4-38 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 3 درصد …………………………… 108

شکل 4-39 اثر افزایش دما بر کاهش لزجت دینامیکی در کسر حجمی 1/0 درصد ………………………. 110

شکل 4-40 اثر افزایش دما بر کاهش لزجت دینامیکی در کسر حجمی 2/0 درصد ………………………. 111

شکل 4-41 اثر افزایش دما بر کاهش لزجت دینامیکی در کسر حجمی 4/0 درصد ………………………. 112

شکل 4-42 اثر افزایش دما بر کاهش لزجت دینامیکی در کسر حجمی 1 درصد ………………………….. 112

شکل 4-43 اثر افزایش دما بر کاهش لزجت دینامیکی در کسر حجمی 2 درصد ………………………….. 113

شکل 4-44 اثر افزایش دما بر کاهش لزجت دینامیکی در کسر حجمی 3 درصد ………………………….113

شکل 4-45 اثر افزایش کسر حجمی بر لزجت دینامیکی در دمای 20 درجه سانتی گراد ………………… 115

شکل 4-46 اثر افزایش کسر حجمی بر لزجت دینامیکی در دمای 25 درجه سانتی گراد ………………… 115

شکل 4-47 اثر افزایش کسر حجمی بر لزجت دینامیکی در دمای 35 درجه سانتی گراد ………………… 116

شکل 4-48 اثر افزایش کسر حجمی بر لزجت دینامیکی در دمای 45 درجه سانتی گراد ………………… 116

 

فهرست اشکال

عنوان                                                 صفحه

شکل 4-49 اثر افزایش کسر حجمی بر لزجت دینامیکی در دمای 55 درجه سانتی گراد ………………… 117

شکل 4-50 مقایسه اثر افزایش کسر حجمی بر لزجت دینامیکی در دماهای مختلف ……………………… 118

شکل 4-51 اثر افزایش دما بر لزجت نسبی در کسر حجمی 1/0 درصد ………………………………………. 119

شکل 4-52 اثر افزایش دما بر لزجت نسبی در کسر حجمی 2/0 درصد ………………………………………. 119

شکل 4-53 اثر افزایش دما بر لزجت نسبی در کسر حجمی 4/0 درصد ………………………………………. 120

شکل 4-54 اثر افزایش دما بر لزجت نسبی در کسر حجمی 1 درصد ………………………………………….. 121

شکل 4-55 اثر افزایش دما بر لزجت نسبی در کسر حجمی 2 درصد ………………………………………….. 121

شکل 4-56 اثر افزایش دما بر لزجت نسبی در کسر حجمی 3 درصد ………………………………………….. 122

شکل 4-57 مقایسه اثر کسر حجمی و دما بر افزایش لزجت نسبی نانو سیال بر سیال پایه …………………. 122

شکل 4-58 افزایش کسر حجمی بر لزجت نسبی در دمای 20 درجه سانتی گراد ………………………….. 123

شکل 4-59 افزایش کسر حجمی بر لزجت نسبی در دمای 25 درجه سانتی گراد ………………………….. 124

شکل 4-60 افزایش کسر حجمی بر لزجت نسبی در دمای 35 درجه سانتی گراد ………………………….. 124

شکل 4-61 افزایش کسر حجمی بر لزجت نسبی در دمای 45 درجه سانتی گراد ………………………….. 125

شکل 4-62 افزایش کسر حجمی بر لزجت نسبی در دمای 55 درجه سانتی گراد ………………………….. 125

شکل 4-63 مقایسه افزایش کسر حجمی و افزایش دما بر لزجت نسبی ……………………………………….. 126

شکل 4-64 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی لزجت در دمای 20 درجه سانتی گراد …………….128

شکل 4-65 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی لزجت در دمای 25 درجه سانتی گراد ……………. 129

شکل 4-66 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی لزجت در دمای 35 درجه سانتی گراد …………….130

شکل 4-67 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی لزجت در دمای 45 درجه سانتی گراد ……………. 132

شکل 4-68 مقایسه نتایج تجربی با مدل های تحلیلی لزجت در دمای 55 درجه سانتی گراد ……………. 133

شکل 4-69 مقایسه کلی نتایج تجربی و تحلیلی در دما و کسرهای حجمی مختلف ……………………….. 134

شکل 4-70 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی صفر درصد ………………………. 135

شکل 4-71 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 1/0 درصد ……………………….. 135

فهرست اشکال

عنوان                                                 صفحه

شکل 4-72 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 2/0 درصد ……………………….. 135

شکل 4-73 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 4/0 درصد ……………………….. 135

شکل 4-74 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 1 درصد …………………………… 136

شکل 4-75 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 2 درصد …………………………… 136

شکل 4-76 مقایسه نتایج تجربی و تئوری حاصل شده در کسر حجمی 3 درصد …………………………… 136

 

 

لیست علائم و اختصارات

 

ظرفیت ویژه گرمایی……………………………………………………………………………………………

عدد برینکمن…………………………………………………………………………………………………………………….Br

اختلاف دما……………………………………………………………………………………………………………….

ضریب هدایت گرمایی……………………………………………………………………………………………..k (W/Mk)

عدد نادسن…………………………………………………………………………………………………………………….

جرم مولکولی…………………………………………………………………………………………………………………….M

عدد ناسلت………………………………………………………………………………………………………………………Nu

ضریب شکل نانو ذره……………………………………………………………………………………………………………n

شتاب گرانشی زمین ………………………………………………………………………………………………..

عدد پرنتل……………………………………………………………………………………………………………………….. Pr

عدد پوازی……………………………………………………………………………………………………………………….Po

مقاومت حرارتی (سطح مشترک بین نانو ذره و سیال) ……………………………………………………………..

عدد رینولدز……………………………………………………………………………………………………………………..Re

دما……………………………………………………………………………………………………………………………….T(K)

شار حرارتی………………………………………………………………………………………………………….

حجم……………………………………………………………………………………………………………………………….. V

لزجت دینامیکی…………………………………………………………………………………………………..

نسبت حجمی ذرات نانو به سیال…………………………………………………………………………………………… 

چگالی……………………………………………………………………………………………………………….

 

 

زیر نویس ها

 

سیال…………………………………………………………………………………………………………………………………..f

جامد………………………………………………………………………………………………………………………………… s

متوسط………………………………………………………………………………………………………………………….. avg

نانو سیال……………………………………………………………………………………………………………………………nf

نانو ذرات……………………………………………………………………………………………………………………………p

دیواره……………………………………………………………………………………………………………………………… w

مؤثر……………………………………………………………………………………………………………………………….. eff        

خوشه نانو ذرات…………………………………………………………………………………………………………………el

لایه نانو سیال……………………………………………………………………………………………………………………..la

تولید………………………………………………………………………………………………………………………………gen

تولید در اثر حرارت……………………………………………………………………………………………………….gen.t

سیال پایه…………………………………………………………………………………………………………………………..Bf

مایع…………………………………………………………………………………………………………………………………. L

ذره………………………………………………………………………………………………………………………………….. P

مخلوط………………………………………………………………………………………………………………………………S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اختصارات

 

CNT…………………………………………………………………………………………………….Carbon Nanotube

CTAB………………………………………………………………………..Cetyl Trimethylammonium Bromid

DEG…………………………………………………………………………………………………..Diethylene Glycol

DI………………………………………………………………………………………………………..Deionized Water

DTAB………………………………………………………………….Dodecyl Trimethylammonium Bromide

DW………………………………………………………………………………………………………. .Distilled Water

EG ……………………………………………………………………………………………………….. Ethylene Glyco

HC…………………………………………………………………………………………………….. Hamilton-Crosser

HCTAB………………………………………………………………. Hexadecyltrimethylammoniumbromide

MCNT………………………………………………………………………………… Multiwall Carbon Nanotube

PVP……………………………………………………………………………………………… Polyvinylpyrrolidone

SDBS………………………………………………………………………..Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate

SDS…………………………………………………………………………………………….Sodium Dodecylsulfate

SEM…………………………………………………………………………………Scanning Electron Microscopy

SSA ………………………………………………………………………………………………Specific Surface Area

TC ……………………………………………………………………………………………….Thermal Conductivity

TEM…………………………………………………………………………..Transmission Electron Microscopy

THW…………………………………………………………………………………………………Transient Hot Wire

TPS……………………………………………………………………………………………..Transient Plane Source

vol………………………………………………………………………………………………..Volume concentration

Weight percentage………………………………………………………………………………………………………wt

 

 

 

 

چکیده

در سال های اخیر، مطالعات بر روی رفتار رئولوژیکی و انتقال حرارتی نانو سیالات به شدت رشد کرده و نتایج حاصل، پیشرفت های چشمگیری در این زمینه را حکایت می کند. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی تأثیر پارامترهای کسر حجمی و دما بر ضریب هدایت گرمایی، لزجت دینامیکی نانو سیال جدید و پرکاربرد اکسید آهن – آب دیونیزه پرداخته می شود.

بیشتر سیال ها ضریب هدایت گرمایی پایینی نسبت به جامدات دارند؛ لذا افزودن ذرات جامد، ضریب هدایت گرمایی را بالا می برد. از طرفی با افزودن این ذرات لزجت دینامیکی نانو سیال نیز افزایش می یابد که به دنبال آن توان بالای پمپ و مصرف انرژی را به دنبال داریم. نانو ذرات به دلیل داشتن نسبت سطح به حجم  بالا (SSA) دارای خصوصیات متفاوتی نسبت به حالت معمولی خود هستند و ضریب هدایت گرمایی متفاوتی دارند. در این پژوهش نانو ذرات کروی اکسید آهن در شکل کروی و با قطر 30-20 نانومتر که به روش دو مرحله ای و با استفاده از ماده فعال کننده سطحی PVP در آب دیونیزه به حالت تعلیق درآمده اند. همچنین از لرزاننده ای مافوق صوت جهت شکستن خوشه ها و جلوگیری از تجمع ذرات برای تعلیق بهتر استفاده شده است. نانوسیال با غلظت های حجمی 1/0، 2/0، 4/0، 1، 2، 3 درصد حجمی برای بررسی تأثیر کسر حجمی بر ضریب هدایت گرمایی و لزجت دینامیکی آماده شد. همچنین برای بررسی اثر دما، دما را به محدوده های 20، 25، 35، 45، 55 درجه سانتی گراد محدودکردیم. برای اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی که از روش سیم داغ گذرا با استفاده از دستگاه KD2-Pro و پراب KS1 عمل کردیم. برای اندازه گیری لزجت دینامیکی از لزجت سنج  دورانی مدل بروکفیلد استفاده گردید.

با افزایش دما و کاهش کسر حجمی، لزجت دینامیکی نانو سیال کاهش پیدا می کند و همچنین با افزایش دما و افزایش کسر حجمی ضریب هدایت گرمایی نانو سیال در مقایسه با سیال پایه افزایش چشمگیری دارد. در کسرهای حجمی پایین افزایش هدایت گرمایی چشمگیرتر است. افزایش دما پیوندهای بین مولکولی را سست تر کرده و سیال قابلیت حرارتی بیشتری پیدا می کند؛ضمن آنکه لزجت نیز کاهش دارد. در پایان نتایج به دست آمده را با مدل های تحلیلی ارائه شده مقایسه و مشخص می کنیم که این مدل ها در توصیف رفتار این نانو سیال ناتوان بوده و تقریب کافی را دارا نیستند.

واژه های کلیدی: نانو سیال- کسر حجمی- دما- ضریب هدایت حرارتی- لزجت دینامیکی.

تعداد صفحه : 151

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید