Skip to main content
SUPERVISOR
سیدحسن هاشم آبادی (استاد راهنما) مسعود حق شناس فرد (استاد راهنما) سیدغلامرضا اعتماد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Miromid Hasheminia
میرامید هاشمی نیا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Numerical Investigation of Boiling Phenomenon of Nanofluids
Common fluids with particles of the order of nanometer in size are termed as nanofluids which have created considerable interest in recent years 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 without the problems encountered in common slurries such as clogging, erosion, sedimentation and increasing in pressure drop. This naturally brings out the question whether such fluids can be used for two phase applications, or in the other words phase change in such suspensions will be assistant or detrimental to the process of heat transfer. This research reviews the boiling of nanofluids by CFD method. In the recent years a lot of experiments carried out about nanofluids heat transfer coefficient as two phase flow, in which the results about enhancement and deterioration of heat transfer coefficient and critical heat flux were inconsistent. In this research, at first the simulation has been done for water in a tube with internal diameter of 7.7mm, inlet velocity of 1m/s, inlet temperature of 200?C and inlet pressure of 45atm. The constant heat flux was applied to fluid and the simulation results were compared with the experimental data (The critical heat flux was obtained for water and it was about 440kw/m 2 ). Then the simulation with three nanofluids, Al 2 O 3 /H 2 O, SiO 2 /H 2 O, ZrO 2 /H 2 O at various volume fractions (0.1, 0.01 and 0.1) has been done. According to the previous researches the critical heat flux is a point at which the volume fraction of vapor in the outlet is about 80%. The critical heat flux is calculated for the three nanofluids and the increasing ratio of critical heat flux was compared in different volume fractions. The results showed that critical heat flux of Zirconium oxide (0.001%) increased up to 31% and the minimum enhancement in critical heat flux was occurred in 0.01 volume fraction of nanoparticles which has the minimum heat transfer coefficient. According to experimental results, despite of expectation, addition of the nanoparticles causes decreasing the boiling heat transfer coefficient. This reduction is related to the changing of the surface characteristic causing by depositing the nanoparticles. The experimental results for changing the surface contact angle of nanofluids during boiling is used in this project. The predicted critical heat fluxes were in good agreement with the experimental results. Key Words : boiling, nanofluids, critical heat flux, nucleation site density
سیال هایی با ذرات معلق در ابعاد نانو به عنوان نانوسیالات شناخته می شوند. این سیالات به دلیل خواصی که در بهبود انتقال حرارت دارند در سال های اخیر به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته اند، با افزودن درصد حجمی بسیار کمی از نانوذرات به سیال پایه، ضریب هدایت حرارتی وضریب انتقال حرارت جابه جایی بدون بوجود آمدن مشکلات متداول در سایر سیالات (تجمع، سایش، ته نشینی و افزایش افت فشار) به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. در سال های اخیر با گسترش کاربرد نانوسیالات تمایل به تحقیق در مورد استفاده از آنها در پدیده های دوفازی و بررسی اثر آن در این پدیده ها به طور چشم گیری افزایش یافته است. این پروژه به بررسی پدیده جوشش در نانو سیالات با استفاده از روش CFD می پردازد.در سالهای اخیر فعالیتهای آزمایشگاهی زیادی در مورد ضریب انتقال حرارت نانو سیالات به صورت دو فازی انجام شده است که نتایج متناقضی در مورد بهبود یا کاهش ضریب انتقال حرارت جوشش و شار حرارتی بحرانی گزارش شده است. در این پروژه ابتدا شبیه سازی برای سیال آب در لوله ای به قطر داخلی mm7/7، سرعت ورودی سیال m/s1، دمای ورودی c?200 و فشار ورودی atm45 انجام شده است. سپس نتایج آن با کارهای آزمایشگاهی مقایسه شده است، در مرحله ی بعدی تحقیق، شبیه سازی با سه نوع نانو سیال Al 2 O 3 /H 2 O و SiO 2 /H 2 O و ZrO 2 /H 2 O در درصدهای حجمی 001/0 و 01/0 و1/0 انجام شده است. در این مرحله مقدار شار حرارتی بحرانی در هر حالت به دست آمده و نسبت افزایش شار حرارتی بحرانی در درصدهای حجمی مختلف بایکدیگر مقایسه گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد شار حرارتی بحرانی متعلق به اکسید زیرکنیم (با درصد حجمی 01/0) تا 31% افزایش می یابد و کمترین افزایش متعلق به اکسید آلومینیم (با درصد حجمی 1/0) است که شار حرارتی بحرانی را تنها 11% افزایش می دهد. با توجه به فعالیتهای آزمایشگاهی انجام شده، بر خلاف انتظار افزودن نانو ذره باعث کاهش ضریب انتقال حرارت در جوشش می گردد. این کاهش به تغییرات خواص سطح در اثر ته نشینی ذرات بر روی سطح وابسته است، در این پروژه از اطلاعات آزمایشگاهی مربوط به تغییر زاویه تماس نانوسیالات بر روی سطح در هنگام جوشش استفاده شده است و پیش بینی روند تقریبی شار حرارتی بحرانی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. کلمات کلیدی: 1- جوشش2-نانو سیال 3-شار حرارتی بحرانی 4-تعداد نقاط هسته زایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی