Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadreza Salimpour,Mohsen DavazdahEmami
محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما) محسن دوازده امامی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ehsan Dehghani ashkezari
احسان دهقانی اشکذری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Experimental Study of the Effect of Heat Transfer Surface on Pool Boiling of TiO2 –Water Nanofluids
Nanofluids have created considerable interest in recent times for their improved heat transfer capabilities. With very small volume fraction of such particles the thermal conductivity and convective heat transfer capability of these suspensions are significantly enhanced. Therefore, in this present study one of convection processes associated with the change in phase of a nanofluid which can occur at a solid–liquid interface isinvestigated. For this purpose boiling heat transfer characteristics of nanofluids with ano particles suspended in water are studied using different volume concentrations of nano particles in a horizontal simple flat and three grooved plates made from copper at ambient pressure. The experiments are performed to explore the effects of grooving heating surface on boiling heat transfer characteristics of nanofluids. Two different concentrations of 0.2% and 0.4% by volume of TiO 2 dispersed with water are prepared and the experiments are performed in simple flat, quadrangular grooved, circular grooved and triangulate grooved heating surfaces. Logarithmic diagram of heat flux passing through heating surface and boiling heat transfer coefficient are drawn in terms of superheat degree and heat flux, respectively. Also boiling heat transfer coefficients of anofluid are compared with those of ure water in each of heating urfaces. It has been observed that these nanofluids have poor heat transfer performance compared to pure water in each of heating surfaces. With increase in volume concentration of nano particles, the heat transfer coefficient decreases and while grooving heat transfer surface enhances heat transfer coefficient of fluid. The test results exhibit in each heat flux, the triangulate grooved heating surface has the maximum heat transfer coefficient and heat transfer coefficient i circular grooved heating surface is larger than the heat transfer coefficient in quadrangular grooved heating surface for pure water and nanofluid in each volume concentration. Keywords : Nanofluids, Pool Boiling, Grooved heating surface, Contact are
نانوسیالات در سال های اخیر به دلیل ارتقای توانایی های انتقال حرارتی آنها مورد توجه قرار گرفته اند. با اضافه کردن کسر حجمی خیلی کم از نانوذرات به سیالات معمولی ضریب رسانش حرارتی و ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیالات نسبت به سیال پایه آنها به طور قابل توجهی بهبود پیدا می کند. این بهبود خواص در نانوسیالات از این جهت برای ما مهم می باشد که نانوسیالات مشکلات مربوط به سایر محلول های سیال نظیر میکروسیالات، مانند گرفتگی، سایش و ته نشیین شدن را ندارند. برای این منظور خواص انتقال حرارت جوشش نانوسیال با نانوذرات اکسید تیتانیوم معلق در آب، برای غلظت های حجمی متفاوت نانوذرات، روی سطح افقی صاف و سه سطح شیار دار دیگر با هندسه های متفاوت و در فشار محیط، بررسی شده است. آزمایش ها جهت بررسی اثر شیاردار کردن سطوح گرمایش بر روی خواص انتقال حرارت جوشش نانوسیال آب - اکسید تیتانیوم انجام شده است. نانوسیال با دو غلظت حجمی متفاوت 2/0 درصد و 4/0 درصد از نانوذرات تیتانیوم اکسید تهیه شده و آزمایش ها بر روی سطوح گرمایش صاف، شیار دار مربعی، شیار دار نیمدایره ای و شیاردارمثلثی با گام یکسان 5/1 میلیمتر در فشار محیط انجام شده است. نمودارهای لگاریتمی شار حرارتی عبوری از سطح گرمایش بر حسب اختلاف دمای سوپرهیت و ضریب انتقال حرارت جوشش بر حسب شار حرارتی عبوری از سطح گرمایش رسم شده و ضریب انتقال حرارت جوشش نانوسیال با سیال پایه آن، آب خالص روی تمامی سطوح گرمایش مقایسه شده است و ضریب انتقال حرارت جوشش نانوسیال با ضریب انتقال حرارت جوشش آب خالص بر روی تمامی سطوح گرمایش مقایسه شده است. مشاهده می شود که با افزایش غلظت حجمی نانو ذرات معلق در سیال پایه، کاهش در ضریب انتقال حرارت جوشش نانوسیال نسبت به آب روی تمامی سطوح گرمایش بیشتر می شود. با ایجاد شیار روی سطح انتقال حرارت، ضریب انتقال حرارت آب و نانوسیال افزایش می یابد. نتایج آزمایش نشان می دهد که در هر شار حرارتی مشخص، برای سیال پایه آب خالص و نانوسیال در هر دو غلظت حجمی یادشده، سطح گرمایش با شیار های مثلثی شکل دارای بیشترین ضریب انتقال حرارت و ضریب انتقال حرارت روی سطح گرمایش شیاردار نیمدایره ای از ضریب انتقال حرارت روی سطح شیاردار مربعی شکل بیشتر است، بطوریکه متوسط افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت به ترتیب 79/34 درصد، 15/34 درصد و 33/28 درصد در فرایند جوشش آب خالص و نانوسیال با غلظت های حجمی 2/0 درصد و 4/0 درصد روی سطح گرمایش با شیارهای مربعی شکل می باشد. متوسط افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت به ترتیب به مقادیر 58/50 درصد، 85/40 درصد و 68/34 درصد در فرایند جوشش آب خالص و نانوسیال با غلظت های حجمی 2/0 درصد و 4/0 درصد روی سطح گرمایش با شیارهای نیمدایره ای شکل بهبود می یابد. متوسط افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت به ترتیب 95/119 درصد، 64/83 درصد و 63/65 درصد در فرایند جوشش آب خالص و نانوسیال با غلظت های حجمی 2/0 درصد و 4/0 درصد روی سطح گرمایش با شیار های مثلثی شکل افزایش یافته است. مساحت تماس سطوح گرمایش با سیال در حال جوشش، با استفاده از نرم افزار سالید ورد محاسبه شده است. این مساحت برای سطوح گرمایش صاف، شیاردار مربعی، شیاردار نیمدایره ای و شیاردار مثلثی به ترتیب 43/1590 میلیمتر مربع، 29/3149 میلیمتر مربع، 70/2499 میلیمتر مربع و 02/3542 میلیمتر مربع می باشد. از نتایج آزمایش مشخص می شود که افزایش مساحت تماس سطح گرمایش با سیال در حال جوشش تنها دلیل افزایش ضریب انتقال حرارت در اثر ایجاد شیار بر روی سطوح گرمایش نمی باشد، زیرا سطح گرمایش شیاردار مثلثی دارای بیشترین مساحت تماس می باشد حال آنکه مساحت تماس سطح گرمایش شیاردار نیمدایره ای از مساحت تماس سطح گرمایش مربعی بیشتراست. کلمات کلیدی : جوشش استخری، نانوسیال، سطوح گرمایش شیاردار، مساحت تماس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی