Skip to main content
SUPERVISOR
محمدبهشاد شفیعی (استاد مشاور) احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamed Habibi Khoshmehr
حامد حبیبی خوشمهر

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Experimental Study of Boiling Heat Transfer on High Temperature Cylindrical Silver in Nanofluid
Intense heat transfer is one of the paramount requirements (necessities) in many commonplace technologies used in industries that can only be fulfilled through phase change of cooling fluid. Most engineering systems such as power plants deal with pertinent boiling issues. Hence, many techniques to ameliorate boiling heat transfer have been presented and studied. Thanks to recent advances in nanotechnology, a new generation of fluids, nanofluids have come to existence. Nanofluids can increase heat transfer rate compared with conventional fluids like water, ethylene glycol and oil. Therefore, boiling characteristics must be taken into account when using them as cooling fluids. It is of significant importance to know nanofluids behavior under such circumstances to avoid corollaries that may negatively affect their cooling properties. Given the aforementioned reasons, the scrutiny of boiling heat transfer characteristics of nanofluids is of top priority at this stage. To this end, the present experimental study aims to investigate the film boiling heat transfer on high temperature cylindrical silver (10 mm in diameter and 100 mm in length) in nanofluid and water. In the present study, the temperature history in the center of cylinder is accurately recorded. Heat transfer rate from cylinder to fluid is calculated. Inverse heat transfer is used with the hypothesis of isotherm cylinder. The hypothesis was investigated using theoretical and experimental data and the results verified the hypothesis. Two cylindrical silvers with different surfaces roughnesses were used to investigate the effect of roughness on nanofluid boiling heat transfer. The surface roughnesses were measured by AFM yields 129 nm and 690 nm for smooth and rough surfaces respectively. The results gains suggested that a minimal differences in surface roughness leads to a substantial differences in quenching time of cylinders. In this study CNT- water, C-water, Ag- water and Fe 3 O 4 - water nanofluids were utilized. An almost all cases heat transfer rate was lower compared with the deionized water. This phenomenon is determined by particles material, particles deposition on boiling surface, surfactant and concentration of nanofluids. In order to investigate particle deposition on boiling surface before and after CNT nanofluid tests, SEM photos were taken from boiling surface. In Ferro fluid, the effect of magnet field on boiling heat transfer rate was surveyed. The distribution of magnet field was then simulated by Femm software and it’s pertinent the particle motion was monitored by PIV. Results indicated a considerable increase in boiling heat transfer. Keywords Boiling; Nanofluid; Roughne CNT-water; magnet field
افزایش انتقال حرارت یکی از اساسی ترین نیازها در بسیاری از تکنولو‍‍ژیهای رایج و مورد استفاده در صنایع می باشدکه این در مواردی تنها با تغییر فاز سیال خنک کن میسر می باشد. بسیاری از سیستمهای مهندسی نظیر ایستگاههای انتقال قدرت شامل مسائل مرتبط با جوشش می باشند. براین اساس بسیاری از تکنیکها برای بهبود انتقال حرارت جوششی فرض شده و مورد مطالعه قرار گرفته است. پیشرفتهای اخیر در زمینه نانوتکنولوژی سبب ایجاد گرایش جدیدی در زمینه انتقال حرارت گردیده است. نانوسیالات معمولا سبب افزایش انتقال حرارت در مقایسه با سیالات معمول نظیر آب ، اتیلن گلیکول و روغن می شوند. لذا در استفاده از نانوسیالات برای خنک کاریها باید مراقب مشخصه های جوشش آنها بود. بسیار مهم است که رفتار نانوسیالات را تحت این نوع شرایط تغییر دما به دقت بدانیم تا از اثرات ناخواسته که سبب دگرگونی خواص و عدم اطمینان به مشخصه های خنک کاری می شود ، جلوگیری کنیم. بدین منظور ، مطالعه و فهم مشخصه های انتقال حرارت جوششی نانوسیالات در جایگاه حاضر بسیار حائز اهمیت است.هدف از انجام این پژوهش بررسی انتقال حرارت جوشش فیلمی برروی استوانه داغ نقره ای (به قطر یک سانتیمتر وطول ده سانتیمتر)غوطه ور در نانوسیال و آب می باشد.در این بررسی تغییرات دما در مرکز استوانه با دقت ثبت گردیده و از این طریق میزان شارحرارتی از استوانه به سیال در هر لحظه محاسبه می گردد. از روش انتقال حرارت معکوس در انجام آزمایش با فرض دمای یکنواخت استوانه استفاده گردید. فرض هم دمایی استوانه نقره ای با روش ظرفیت فشرده(Bi?0.1) با استفاده از داده های تجربی و تئوری مورد بررسی قرار گفت وشرط را به خوبی ارضا نمود. از دو استوانه نقره ای با زبری های متفاوت جهت بررسی اثر زبری بر جوشش نانوسیال ها استفاده گردید. زبری سطوح توسط میکروسکوپ AFM اندازه گیری گردید. سطوح به ترتیب دارای زبری متوسط 129 و 690 نانومتر بودند. مشاهده گردید همین اختلاف کم در زبری های سطوح سبب اختلاف قابل توجه در زمان سرد شدن استوانه های نقره ای گردید. در این بررسی از نانوسیال های: نانو لوله های کربنی، کربن(الماس)، نقره و اکسید آهن در سیال پایه آب استفاده گردید. تقریبا در تمامی موارد میزان انتقال حرارت نسبت به آب کمتر بود، که این پدیده تابع نوع ذره، ته نشینی ذرات روی سطح داغ، خواص تشعشعی سطح انتقال حرارت، فعال کننده های سطح و غلظت نانوسیال می باشد. به منظور بررسی ته نشینی نانوذرات روی سطح داغ قبل و بعد از انجام آزمایش ها توسط میکروسکوپ SEM تصاویری از سطح نمونه گرفته شد. در نانوسیال اکسید آهن با اعمال میدان مغناطیسی، اثر میدان بر میزان انتقال حرارت جوششی مورد بررسی قرار گرفت. توزیع میدان مغناطیسی با استفاده از نرم افزار Femm شبیه سازی گردید و نحوه حرکت ذرات در میدان مغناطیسی با روش PIV به دست آمد. نتایج افزایش قابل ملاحظه در میزان انتقال حرارت جوششی را نشان دادند. کلمات کلیدی: جوشش؛ نانوسیال؛ زبری سطح جوشش؛ نانو لوله های کربنی؛ میدان مغناطیسی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی