Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Mohsen Saghafian,Mohamadreza Salimpour
محسن دوازده امامی (استاد مشاور) محسن ثقفیان (استاد راهنما) محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amin Shahsavar Goldanloo
امین شهسوارگلدانلو

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Experimental and numerical analysis of convective heat transfer of water based nanofluid containing carbon nanotubes and Fe3O4 nanoparticles in a tube under magnetic field
: In this paper, for the first time, the effects of both constant and alternating magnetic fields on the laminar forced convection heat transfer of a hybrid nanofluid containing tetramethylammonium hydroxide (TMAH) coated Fe3O4 nanoparticles and gum arabic (GA) coated carbon nanotubes (CNTs) flowing through a heated tube were investigated experimentally and Numerically. The experiments were carried out over wide range of parameters such as Reynolds number (548-2190), volume fractions of Fe3O4 (0.5%-0.9%) and carbon nanotube (0.25%-1.35%) nanoparticles, magnetic field strength (300-700 Gauss) and alternating magnetic field frequency (10-50 Hz). The experimental results showed a good consistency with the obtained numerical values. In present study, the experimental observations in the case without magnetic field revealed that by using Fe3O4/CNT hybrid nanofluid, the convective heat transfer has been improved significantly. The maximum enhancement of 62.7% was achieved in the local Nusselt number for hybrid nanofluid containing 0.5 volume percent Fe3O4 and 1.35 volume percent CNT at Reynolds number equals to 2190. Additionally, the results showed that the heat transfer of the studied hybrid nanofluids has been improved in the presence of constant and alternating magnetic fields and the amount of heat transfer increment due to a constant magnetic field was much more significant compared with an alternating magnetic field. Moreover, the effects of magnetic field were more noticeable in the hybrid nanofluids with higher volume concentrations and lower Reynolds number. Eventually, the highest increment of 20.5% in comparison with the case without field was reported in the local Nusselt number for hybrid nanofluid containing 0.5 volume percent Fe3O4 and 1.35 volume percent CNT at Reynolds number equals to 548. Key words: ferrofluid, carbon nanotubes, convective heat transfer, alternating magnetic field
این پژوهش، برای اولین بار، به بررسی آزمایشگاهی و عددی تاثیر میدان مغناطیسی دائم و نوسانی بر روی انتقال حرارت جابجایی نانوسیال آب/نانولوله کربنی-ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 در یک لوله افقی با شرط مرزی شار حرارتی ثابت می پردازد. برای این منظور، نانوسیال بر پایه آب غیریونیزه حاوی غلظت های مختلف نانولوله کربنی و نانوذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 سنتز شده و تاثیر پارامترهای غلظت حجمی نانوذرات اکسید آهن و نانولوله کربنی، عدد رینولدز و شدت و فرکانس میدان مغناطیسی بر روی انتقال حرارت جابجایی این نانوسیال مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته نانوسیال آب/نانولوله کربنی-ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 در غیاب و در حضور میدان مغناطیسی دائم اندازه گیری شده و تاثیر غلظت حجمی نانوذرات اکسید آهن و نانولوله کربنی، دما، شدت میدان مغناطیسی و زمان بر روی ضریب هدایت حرارتی و پارامترهای غلظت حجمی نانوذرات اکسید آهن و نانولوله کربنی، دما، شدت میدان مغناطیسی و نرخ برش بر روی ویسکوزیته مطالعه شده است. برای بررسی میزان تاثیر نانولوله کربنی بر روی هدایت حرارتی، ویسکوزیته و انتقال حرارت جابجایی نانوسیال آب/نانولوله کربنی-ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 ، کلیه آزمایش ها برای نانوسیال آب/ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 تکرار شده و نتایج حاصل از تحقیقات صورت گرفته بر روی دو نانوسیال ذکر شده مقایسه شده است. برای انجام تحقیقات عددی، ابتدا میدان مغناطیسی مورد استفاده در مطالعات آزمایشگاهی در نرم افزار کامسول شبیه سازی شده و سپس، نتایج به یک کد عددی نوشته شده در زبان فرترن منتقل شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی دارای انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی بود. نتایج نشان داد که افزودن نانولوله کربنی به نانوسیال آب/ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 منجر به افزایش ضریب هدایت حرارتی، ویسکوزیته و انتقال حرارت جابجایی آن می شود. همچنین، مشخص شد که انتقال حرارت جابجایی نانوسیال های آب/نانولوله کربنی-ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 و آب/ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 در حضور میدان مغناطیسی دائم و نوسانی افزایش می یابد و میزان افزایش در حضور میدان مغناطیسی دائم بیش تر از میدان نوسانی است. در نهایت، نتایج نشان داد که میزان افزایش انتقال حرارت جابجایی نانوسیال های مورد بررسی با افزایش شدت میدان مغناطیسی و غلظت حجمی نانولوله کربنی و ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 و با کاهش عدد رینولدز و فرکانس میدان مغناطیسی افزایش می یابد. کلمات کلیدی: نانوسیال مغناطیسی، نانولوله کربنی، میدان مغناطیسی دائم و نوسانی، هدایت حرارتی، ویسکوزیته، انتقال حرارت جابجایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی