Skip to main content
SUPERVISOR
Roohollah Bagheri,Seyed.Gholamreza Etemad
روح اله باقری (استاد راهنما) سیدغلامرضا اعتماد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Nasiri
محمد نصیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1384
This thesis is related to the experimental investigation of forced convective heat transfer through noncircular annular and square channels. For this purpose we examined Newtonian nanofluids with water and ethylene glycol as base fluids and Non-Newtonian nanofluids with base 0.5 wt% carboxymethyl cellulose solution base fluid using aluminum oxide and titanium dioxide nanoparticles. Experiments were done under constant wall temperature boundary condition with both laminar and turbulent flow regimes. Based on the experimental results, both Newtonian and Non-Newtonian nanofluids have better heat transfer performance in comparison with the base fluids through noncircular channels. Heat transfer coefficient and Nusselt number of nanofluids are higher than those of the base fluid. Heat transfer coefficient is enhanced for both employed nanofluids and the enhancement increases with increase of nanparticle concentration. According to the results, nanofluids containing aluminum oxide nanoparticles possess better heat transfer performance in comparison to the nanofluids containing titanium dioxide nanoparticles. Furthermore we found that thermal performance of Newtonian nanofluids in both channels is higher than that of non-Newtonian nanofluids. Comparison of the performance of nanofluids through square and annular channels shows that there is a higher increase in convective heat transfer coefficient and Nusselt number in square duct for both turbulent and laminar flows. Based on the experimental results of this research, some equations have been developed for nanofluid usselt number in square and annular channels. Keywords Nanofluid, Convective heat transfer coefficient, Nusselt number, Non-circular channel.
حرارت جابجایی اجباری و عدد ناسلت برای نانوسیال نسبت به سیال پایه در درون کانالهای غیر مدور است. برای بررسی موضوع مذکور نانوسیالات نیوتنی با سیال پایه آب و اتیلن گلایکول و نانوسیالات غیرنیوتنی با سیال پایه محلول 5/0% از کربوکسی متیل سلولز با استفاده از نانوذرات اکسید آلومینیم و دی اکسید تیتانیوم مورد آزمایش قرار گرفتند. نانوسیالهای مورد نیاز این تحقیق با استفاده از روش دو مرحله ای تهیه گردیده و آزمایشها در شرط مرزی دمای ثابت دیواره کانال و با رژیم های جریانی آرام و آشفته صورت گرفته است. غلظتهای مورد استفاده از نانوذرات در نانوسیالها از 1/0 تا 5/1 درصد حجمی می باشند. خواص ترموفیزیکی مورد نیاز در این تحقیق برای نانوسیالات با سیال پایه نیوتنی از روابط موجود در مقالات محاسبه و برای نانوسیالات با سیال پایه غیر نیوتنی از داده های تجربی منتشر شده تامین شده است. سیال پایه غیر نیوتنی مورد استفاده در این تحقیق رفتار شبه پلاستیک داشته و شاخص جریان برای آن کمتر از واحد می باشد. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می دهد که نانوسیالات با سیال پایه نیوتنی و نیز با سیال پایه غیر نیوتنی در کانالهای غیر مدور عملکرد حرارتی بهتری نسبت به سیال پایه از خود نشان می دهند. برای هر دو نوع نانوسیال مذکور ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری و عدد ناسلت نسبت به سیال پایه افزایش پیدا کرده و این افزایش نسبی با افزایش غلظت نانوذرات بیشتر نیز می گردد. مقایسه این نتایج نشان می دهد نانوسیالهای حاوی نانوذرات اکسید آلومینیم دارای عملکرد حرارتی بهتری نسبت به نانوسیالهای حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در هر دو رژیم جریانی آرام و آشفته و نیز در هر دو کانال مربعی و حلقوی می باشد. این موضوع برای هر دو نوع نانوسیال صادق است. همچنین نانوسیالات با سیال پایه نیوتنی در مقایسه با نانوسیالات دارای سیال پایه غیر نیوتنی در هر دو کانال عملکرد حرارتی بهتری دارد. مقایسه عملکرد نانوسیالها در کانالهای حلقوی و مربعی نیز نشان می دهد که برای جریانهای آرام و آشفته افزایش نسبی بیشتری برای ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری و عدد ناسلت در کانال مربعی مشاهده می گردد. این مقایسه نشان می دهد که اثر افزودن نانوذرات در بهبود عملکرد حرارتی نانوسیال در رژیم جریان آرام بیشتر از تاثیر آن در رژیم جریان آشفته است. نوع سیال پایه نیز بر عملکرد حرارتی نانوسیال موثر بوده بگونه ای که با افزایش ویسکوزیته سیال پایه افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت کاهش می یابد در حالیکه با افزایش هدایت حرارتی سیال پایه شاهد افزایش بیشتر مشخصه های حرارتی مذکور هستیم. یافته ها نشان دهنده این مطلب است که بیشتر بودن هدایت حرارتی نانوذرات می تواند تاثیر بیشتری در افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت داشته باشد. ضمن اینکه کاهش اندازه نانوذرات نیز اثر مشابهی را از خود نشان می دهد. در این تحقیق بر اساس نتایج تجربی حاصل شده معادلاتی برای تخمین عدد ناسلت نانوسیال در کانال حلقوی و مربعی ارائه گردیده است. این معادلات برای جریانهای آرام و آشفته نانوسیال با سیال پایه نیوتنی و جریان آرام نانوسیال با سیال پایه غیر نیوتنی ارائه شده اند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی