Skip to main content
SUPERVISOR
Nasrin Etesami,Mohsen Nasresfahany
نسرین اعتصامی (استاد راهنما) محسن نصراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elaheh Fadaei tehrani
الهه فدائی تهرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Experimental Investigation of Mass Transfer Coefficient of Absorption in Fe3O4/H2O Nanofluid
Nano?uids has been attracting considerable attention worldwide recently because nano?uids can be used to enhance the heat and mass transfer and can solve the problems of sedimentation, corrosion and clogging that are associated by millimeter or micrometer-sized particles. Many studies have conducted to study the thermal conductivity and heat transfer enhancement in nano?uids, but little studies for the mass transfer characteristics of nano?uids have found in the literature. Therefore effects of nanoparticles have been overlooked in mass transfer in the existing literature and more research must be done to determine the effects of nanoparticles on the mass transfer. Gas absorption is a mass transfer operation in which a gas mixture is contacted with a liquid for the purpose of preferentially dissolving one or more components of the gas mixture and to provide a solution of them in the liquid. Unfortunately the absorption rate of gases into a liquid is limited. The absorption rate of soluble gases into a liquid in the presence of a third, dispersed phase, e.g. droplets, solid particles, can signi?cantly be improved when the solubility gases in the particles is higher than that in the continuous liquid phase. In the present study the effects of Fe 3 O 4 /water nanofluids with concentrations of 0.001%, 0.005 %, 0.01%, 0.025% and 0.05% by volume on the CO 2 absorption have been investigated experimentally. These nanofluids have been obtained by diluting initial nanofluid with 7% of nanoparticles. Measurements of viscosity in nanofluids besides mass transfer coefficients have also been carried out by capillary viscometer. A glass tube with inner diameter of 1 millimeter has been connected to a liquid container. For meassuring mass transfer coefficient, vertical plastic tubes of 6, 8, 10 and 14 mm inner diameter were used in the experiments as falling film columns. All these tubes have been connected to a perfectly vertical base. In these tubes the rising bubble contacted with falling liquid and the amount of CO 2 absorption has been measured. The Simple design of the apparatus leaded to easy measurement and the cost reduction. Reynolds number was being changed in the range of 450-2100 by changing tube diameter from 6-14 mm. In order to verify accuracy of experimental set up and procedure, experimental Sherwood number were compared with theoretical values which were calculated by existing correlations. Experimental results were in reasonable agreement with theoretical values. According to the experimental mesurment of mass transfer coefficient, for nanofluids 0.001% and 0.005% mass transfer coefficient decreased into the base fluid in all Reynolds numbers. It can be seen that mass transfer coefficient was enhanced at Reynolds numbers higher than 1250 in the nanofluid of 0.01%. Nanofluid with 0.025% of nanoparticles enhanced mass transfer coefficient for Reynolds number higher than 750 But mass transfer coefficient was enhanced in all Reynolds numbers studied here in the nanofluid of 0.05%. Experimental results of nanofluid viscosity showed an increase trend with increasing nanofluid concentration. Considerable differences are observed between measured values and calculated values by existing equations. Keywords : Gas absorption process, mass transfer coefficient, Sherwood number, falling film column, nanofluid, viscosity
001/0، 005/0، 01/0، 025/0 و 05/0 درصد حجمی به عنوان سیال کاری در آزمایشات استفاده شده اند. این نانوسیالات از رقیق کردن نانوسیال با غلظت اولیه 7 درصد حجمی بدست آمده اند. همچنین آزمایشات در لوله هایی از جنس پلاستیک با قطر داخلی 6، 8، 10 و 14 میلی متر انجام شده اند. این لوله ها به یک پایه کاملا قائم متصل است. محدوده تغییرات عدد رینولدز 450 (مربوط به لوله با قطر داخلی 6 میلی متر) تا 2100 (مربوط به لوله با قطر داخلی 14 میلی متر) می باشد. برای حصول اطمینان از صحت نتایج تجربی، عدد شروود سیال پایه و نیز نانوسیالات با استفاده از روابط موجود محاسبه شده و با عدد شروودی که برای محاسبه آن از ضریب انتقال جرم اندازه گیری شده (از طریق آزمایشات) استفاده شده، مقایسه شده است. یکسان بودن روند تغییرات اعداد شروود تئوری با تجربی، درستی نتایج بدست آمده را تایید می کند. تغییرات ضریب انتقال جرم با عدد رینولدز و غلظت نانوسیال، مورد بررسی قرار گرفته است. ضرایب انتقال جرم برای سیال پایه و نانوسیالات با افزایش عدد رینولدز افزایش یافته اند. افزایش کسر حجمی نانوذرات سبب کاهش ضریب انتقال جرم در غلظت 001/0 درصد از نانوذرات و سپس افزایش آن شده است. ضریب انتقال جرم نسبی (نسبت ضریب انتقال جرم نانوسیال به ضریب انتقال جرم سیال پایه) در نانوسیالات 001/0 و 005/0 درصد حجمی، در تمامی اعداد رینولدز کمتر از 1 بوده و نسبت ضرایب انتقال جرم نانوسیال با غلظت 01/0 درصد، تا عدد رینولدز 1250 کمتر از 1 و در عدد رینولدز 2100، بیش از 1 بدست آمده است. در نانوسیال 025/0 درصد حجمی ضریب انتقال جرم نسبی تا رینولدز 750 کمتر از 1 محاسبه شد ولی در اعداد رینولدز 1250 و 2100، ضریب انتقال جرم نسبی به بیش از 1 افزایش یافت. در نانوسیال با غلظت 05/0، روندی متفاوت با سایر نانوسیالات مشاهده شد. در این نانوسیال در تمامی اعداد رینولدز، ضریب انتقال جرم نسبی همواره بیش از 1 محاسبه شده است. بیشترین مقدار افزایش در ضریب انتقال جرم نسبت به سیال پایه مربوط به نانوسیال 05/0 درصد حجمی با عدد رینولدز 2100 بوده که برابر 76 درصد می باشد. آزمایشاتی که برای تعیین ویسکوزیته نانوسیالات انجام شدند، مشخص نمودند که ویسکوزیته نانوسیال با افزایش غلظت افزایش می یابد و نتایج تجربی با نتایج بدست آمده از رابطه انیشتین دارای تفاوت قابل توجهی است که این تفاوت با افزایش غلظت بیشتر شده است. کلمات کلیدی: فرآیند جذب گاز، ضریب انتقال جرم، عدد شروود، ستون فیلم ریزان، نانوسیال، ویسکوزیته

ارتقاء امنیت وب با وف بومی