بررسی و مقایسه تجربی انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیالهای مس، اکسیدآهن و هیبریدی مس(50%)- اکسیدآهن (50%)

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد

4 استادیار، مرکز تحقیقات انرژی و توسعه پایدار، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

10.22044/jsfm.2019.7350.2687

چکیده

در این مقاله انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیالهای مس و اکسید آهن بصورت جداگانه بررسی و سپس در شرایط مشابه تاثیر استفاده از نانوسیال هیبریدی مس/اکسیدآهن در رژیم آرام تحت شرایط شار حرارتی ثابت در جداره بصورت تجربی بررسی شده است. آزمایشها در سه کسر حجمی 1، 2 و 4 درصد حجمی و سه عدد رینولدز 600 ، 1200 و 1800 انجام و عدد ناسلت محلی اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد برای نانوسیال در حالت ساده و هیبریدی، با افزایش درصد حجمی نانوذرات و عدد رینولدز جریان، عدد ناسلت محلی افزایش می یابد. بررسی عدد ناسلت محلی برای نانوسیالهای مس، اکسیدآهن و ترکیب آنها نشان می دهد در حالت نانوسیال هیبریدی میزان افزایش عدد ناسلت محلی بیشتر از حالت نانوسیال ساده است. در حالت نانوسیال مس/آب بیشترین افزایش انتقال حرات جابجایی نسبت به آب خالص 8/7 درصد و در حالت نانوسیال هیبریدی 9/11 درصد می باشد. همچنین درصد حجمی نانوسیال هیبریدی در میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی تاثیر زیادی دارد. در حالت استفاده از نانوسیال هیبریدی، در 2 درصد حجمی افزایش بیشتری نسبت به نانوسیال ساده مشاهده می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Zhang ZM (2007) Nano/microscale heat transfer. McGraw-Hill New York.

[2] Choi SUS, JA Eastman (1995) Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles. Argonne National Lab, IL (United States).

[3] Keblinski P, Phillpot R, Choi S, Eastman A (2002) Mechanisms of heat ¯ow in suspensions of nano-sized particles (nano¯uids). 45: 855-863.

[4] Jung JY, Yoo JY (2009) Thermal conductivity enhancement of nanofluids in conjunction with electrical double layer (EDL). Int J Heat Mass Transfer 52: 525-528.

[5] Krichler M, Odenbach S (2013) Thermal conductivity measurements on ferrofluids with special reference to measuring arrangement. J Magn Magn Mater 326: 85-90.

[6] Xie HQ, Wang JC, Xi TG, Liu Y, Ai F (2002) Thermal conductivity enhancement of suspensions containing nanosized alumia particles. J Appl Phys 91(7): 4568-4572.

[7] Noie SH, Heris SZ, Kahani M, Nowee SM (2009) Heat transfer enhancement using Al2O3/water nanofluid in a two-phase closed thermosyphon. Int J Heat Fluid Flow 30: 700-705.

[8] Kim D, Kwon Y, Cho Y, Li C, Cheong S, Hwang Y (2009) Convective heat transfer characteristics of nanofluids under laminar and turbulent flow conditions. Curr Appl Phys 9: e119-e123.

[9] Hwang KS, Jang SP, Choi SUS (2009) Flow and convective heat transfer characteristics of water-based Al2O3 nanofluids in fully developed laminar flow regime. Int J Heat Mass Tran 52: 193-199.

[10] Aghabozorg MH, Rashidi A, Mohammadi S (2016) Experimental investigation of heat transfer enhancement of Fe2O3-CNT/water magnetic nanofluids under laminar, transient and turbulent flow inside a horizontal shell and tube heat exchanger. Exp Therm Fluid Sci 72: 182-189.

[11] هوشمند ا، صداقت، سلیم پور م ر، زرگوشی ع، محسنی ع (1394) بررسی تجربی انتقال حرارت جریان نانوسیال آب/TiO2 در لوله افقی با نوار پیچه تحت شرایط دمای ثابت دیواره. مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 172-165 :(3)5.

[12] Akilu S, Sharma KV, Baheta AT, Mamat R (2016) A review of thermophysical properties of water based composite nanofluids. Renew Sust Energ Rev 66: 654-678.

[13] Ranga Babu JA, Kumar KK, Srinivasa Rao S (2017)  State-of-art review on hybrid nanofluids. Renew Sust Energ Rev 77: 551-565.

[14] Das PK (2017) A review based on the effect and mechanism of thermal conductivity of normal nano fluids and hybrid nano fluids. J Mol Liq 240: 420-446.

[15] Sarkar J, Ghosh P, Adil A (2015) A review on hybrid nanofluids: Recent research, development and applications. Renew Sust Energ Rev 43: 164-177.

[16] Hemmat Esfe M, Saedodin S, Yan WM, Afrand M, Sina N (2016) Erratum to: Study on thermal conductivity of water-based nanofluids with hybrid suspensions of CNTs/Al2O3 nanoparticles. J Therm Anal Calorim 125: 565.

[17] Hemmat Esfe M, Abbasian Arani AA, Rezaie M, Yan WM, Karimipour A (2015) Experimental determination of thermal conductivity and dynamic viscosity of Ag-MgO/water hybrid nanofluid. Int Commun Heat Mass 66: 189-195.

[18] Hemmat Esfe M, Sarlak MR (2017) Experimental investigation of switchable behavior of CuO-MWCNT (85%–15%)/10W-40 hybrid nano-lubricants for applications in internal combustion engines. J Mol Liq 242: 326-335.

[19] Hemmat Esfe M, Wongwises S, Naderi A, Asadi A, Safaei MR, Rostamian H (2015) Thermal conductivity of Cu/TiO2–water/EG hybrid nanofluid: Experimental data and modeling using artificial neural network and correlation. Int Commun Heat Mass 66: 100-104.

[20] Rashidia S, Bovand M, Esfahania JA (2016) Opposition of Magnetohydrodynamic and AL2O3–water nanofluid flow around a vertex facing triangular obstacle. J Mol Liq 215: 276-284.

[21] Ganguly R, Sen S, Puri IK (2004) Heat transfer augmentation using a magnetic fluid under the influence of a line dipole. J Magn Magn Mater 271: 63-73.

[22] Li Q, Xuan Y (2002) Convective heat transfer and flow characteristics of Cu-water nanofluid. Sci China Ser E 45: 408-416.

[23] Heidary H, Hosseini R, Pirmohammadi M, Kermani MJ (2015) Numerical study of magnetic field effect on nano-fluid forced convection in a channel. J Magn Magn Mater 374: 11-17.

[24]  Chamkha A, Ismael M, Kasaeipoor A, Armaghani T (2016) Entropy generation and natural convection of CuO-water nanofluid in C-shaped cavity under magnetic field. Entropy 18.

[25] Dibaei M, Kargarsharifabad H (2016) New achievements in Fe3O4 nanofluid fully developed forced convection heat transfer under the effect of a magnetic field: An experimental study. Int J Heat Mass Tran 4(1): 1-11.

[26] Kargarsharifabad H, Falsafi M (2015) Numerical study of ferrofluid forced convection heat transfer in tube with magnetic field. Journal of Computational Method in Engineeering 34(1): 11-25.

[27] Sundar LS, Naik MT, Sharma KV, Singh MK, Siva Reddy TC (2012) Experimental investigation of forced convection heat transfer and friction factor in a tube with Fe3O4 magnetic nanofluid. Exp Therm Fluid Sci 37: 65-71.

[28] Ho CJ, Chen MW, Li ZW (2008) Numerical simulation of natural convection of nanofluid in a square enclosure: effects due to uncertainties of viscosity and thermal conductivity. Int J Heat Mass Tran 51: 4506-4516.

[29] زندیان ع، خورشیدی مال احمدی ج (1392) انتقال حرارت جابجایی اجباری و رفتار هیدرودینامیکی نانوسیال آب/CuO در فضای بین استوانه های هم محور چرخان. مکانیک سازه­ها و شاره­ها 136-121 :(3)3.

[30] Sundar LS, Singh MK, Sousa ACM (2014) Enhanced heat transfer and friction factor of MWCNT-Fe3O4/water hybrid nanofluids. Int Commun Heat Mass 52: 73-83.

[31] Bejan A, Kraus AD (2003) Heat transfer handbook. John Wiley & Sons.

[32] Eckert ERG, Goldstein RJ (1976) Measurements in heat transfer. Taylor & Francis.

[33] Kline SJ, McClintock FA (1953) Describing uncertainties in single-sample experiments. MECH ENG 75: 3-8.