Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany
محسن نصراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoud Karamzadeh
مسعود کرم زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Experimental investigation of non-Newtonian nanofluid in a capillary microchannel
Experimental investigation on hydrodynamic and single phase heat transfer performance in a microchannel was the main aim of the present study. Experiments were performed in a single circular microchannel having internal diameter of 0.79mm and 440mm length. Solution of Poly(vinyl alcohol) in deionized (DI) water as a non-Newtonian fluid and non-Newtonian nanofluid with volumetric concentration of 0.1% SiO 2 nanoparticles were used as working fluids in the experiments. The thermal conductivity of DI-water and the non-Newtonian fluid and non-Newtonian nanofluid was measured at bulk temperature. Results shown that thermal conductivity of non-Newtonian fluid enhanced about 11% in comparison with DI-water which was related to the presence of hydroxyl groups in non-Newtonian fluid. Also the thermal conductivity of non-Newtonian nanofluid enhanced about 18% compared to non-Newtonian fluid which was related to the effects of Brownian motion and formation of Molecular layer around nanoparticles. Experiments for DI-water were performed in order to validate experimental setup used in this study. Measurements were in good agreement with published data. The measured friction coefficients for deionized water were in good agreement with Hagen-Poiseuille law while the non-Newtonian fluid and non-Newtonian nanofluid friction coefficients exhibit a significant positive departure from the Hagen-Poiseuille law. The convective heat transfer coefficient of non-Newtonian fluid flow enhanced about 19% compared to DI-water and the convective heat transfer coefficient of non-Newtonian nanofluid flow enhanced about 17% in comparison with non-Newtonian fluid which was related to the effects of Brownian motion, formation of Molecular layer around nanoparticles and thermophoresis phenomena. Keywords: micro-channel; Heat transfer; non-Newtonian fluid; non-Newtonian nanofluid.
هدف از انجام این پژوهش، بررسی آزمایشگاهی هیدرودینامیک و انتقال حرارت جابه‌جایی سیال غیرنیوتنی و نانوسیال غیرنیوتنی در میکروکانال است. به‌منظور تحقق هدف پژوهش حاضر، میکروکانالی مدور از جنس مس با قطر داخلی 79/0 میلی‌متر و طول 44 سانتی‌متر استفاده‌شده‌است. شار حرارتی روی سطح بیرونی میکروکانال توسط المنت‌های الکتریکی ایجاد شده‌است. محلول پلی‌(وینیل‌الکل) در آب دیونیزه به عنوان سیال غیرنیوتنی استفاده‌شده‌ و نانوسیال غیرنیوتنی با افزودن 1/0 درصد حجمی نانوذره سیلیکا به سیال پایه، به‌دست‌آمده‌است. ضریب هدایت حرارتی سیال غیرنیوتنی و نانوسیال غیرنیوتنی اندازه‌گیری شد و نتایج نشان می‌دهد که ضریب هدایت حرارتی سیال غیرنیوتنی در دمای مشخص نسبت به آب دیونیزه، تقریباً 11 درصد افزایش یافته‌است که ناشی از حضور گروه‌های هیدروکسیل در مولکول‌های پلیمر پلی(وینیل‌الکل) سیال غیرنیوتنی بوده‌است. همچنین ضریب هدایت حرارتی نانوسیال غیرنیوتنی در دمای مشخص نسبت به سیال غیرنیوتنی، تقریباً 18 درصد افزایش یافته است که ناشی از حرکت براونی نانوذرات درون نانوسیال غیرنیوتنی و تشکیل لایه ی مولکولی مایع اطراف نانوذرات بوده است. نتایج اندازه‌گیری ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت برای جریان آب دیونیزه در دستگاه آزمایشی حاضر، با نتایج ارائه‌شده در مراجع تطابق خوبی نشان می‌دهد. ضریب اصطکاک سیال غیرنیوتنی در میکروکانال در شار حرارتی ثابت دیواره، نسبت به آب دیونیزه افزایش یافته‌است. ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی سیال غیرنیوتنی در میکروکانال در شار حرارتی ثابت دیواره تقریباً 19 درصد نسبت به آب دیونیزه افزایش یافته‌است. ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی نانوسیال غیرنیوتنی در میکروکانال در شار حرارتی ثابت دیواره تقریباً 17 درصد نسبت به سیال غیرنیوتنی افزایش یافته‌است که ناشی از اثرات حرکت‌های براونی نانوذرات، لایه‌سازی مایع در سطح مشترک سیال پایه و نانوذرات، زبری میکروسکوپی دیواره‌ی میکروکانال و پدیده‌‌‌ی ترموفورسیس است. کلمات کلیدی: میکروکانال؛ انتقال حرارت؛ سیال غیرنیوتنی؛ نانوسیال غیرنیوتنی؛ نانوسیلیکا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی