نانو سیال

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

نانو سیالات که از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیالات معمولی حاصل می‌شوند، نسل جدیدی از سیالات با پتانسیل بسیار زیاد در کاردبرهای صنعتی هستند. اندازه ذرات مورداستفاده در نانو سیالات از ۱ نانومتر تا ۱۰۰ نانومتر می‌باشد. این ذرات از جنس ذرات فلزی همچون مس (Cu), نقره (Silver)و... ویااکسید فلزی همچون آلومینیوم اکسید(Al2O۳), اکسید مس (CuO)و... هستند. سیالات متداولی که در زمینه انتقال حرارت استفاده می‌شوند ضریب هدایت حرارتی پایینی دارند. ذرات نانو به دلیل بالا بودن ضریب هدایتی شان با توزیع در سیال پایه باعث افزایش ضریب هدایت حرارتی سیال، که یکی از پارامترهای اساسی انتقال حرارت محسوب می‌شود، می گردند.

مزایای نانوسیال[ویرایش]

ذراتی که در تحقیقات قدیمی به سیالات افزوده می شد دارای اندازه های میکرومتری بودند. این ذرات پایداری لازم در سوسپانسیون را نداشته و به سرعت ته نشین می شوند. همین امر سبب می شود که مجاری عبور سیال به سرعت مسدود گردد. در حالی که ذرات با اندازه نانو، تشکیل سوسپانسیونهای بسیار پایدارتری داده و پائین بودن سرعت ته نشینی آنها سبب می گردد که مشکل گرفتگی و انسداد مجاری به حداقل برسد.


انتقال حرارت در نانوسیال[ویرایش]

نتایج تجربی نشان می دهد که افزودن نانوذرات به سیال پایه باعث افزایش چشمگیر ضریب انتقال حرارت رسانش در نانوسیال می شود [۱]. بنابراین نانوسیال های گزینه های مناسبی برای استفاده درکاربردهای انتقال حرارت به شمار می روند [۲].


مدلسازی انتقال حرارت در نانوسیال ها[ویرایش]

انتقال حرارت در نانوسیال ها تاکنون از دو دیدگاه کلی مورد بررسی قرار گرفته است. در یک دیدگاه سیال پایه و نانوذرات، یک سیال همگن فرض شده و نانوذرات اجازه حرکت نسبت به سیال پایه را ندارند. در این دیدگاه، تاثیر تغییر خواص ترموفیزیکی در اثر وجود نانوذرات بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. در این حالت معادلات حاکم بر یک سیال معمولی برای نانوسیال نیز کاربرد دارد. در دیدگاه دوم، نانوسیال به عنوان یک سیال دوفازی (مایع و جامد) فرض شده و در این حالت نانوذرات در اثر نیروهای وارد برآنها امکان لغزش نسبت به سیال پایه را دارند [۳]. در انتقال حرارت جابجایی نانوسیال ها افزایش چشمگیر ضریب انتقال حرارت جابجایی مشاهده شده است. برخی محققین تاثیر مکانیزمای انتقال حرارت در اثر انتقال جرم را در نانوسیال ها مهم می دانند. در این راستا، نلد و کوزستو انتقال حرارت نانوسیال ها را در لایه مرزی بررسی نمودند. آنها گزارش نمودند که نانوذرات در اثر مهاجرت خود انرژی را در سیال منتقل می نمایند و اثر این نوع انتقال انرژی را در لایه مرزی بسیار تاثیر گذار دانستند [۴][۵]. در پژوهش جدیدی که اخیرا توسط بهسرشت، نقره آبادی و قلم باز [۶] انجام شد، اثر مهاجرت نانوذرات که توسط نلد و کوزنستو [۴] [۵] و دیگر محققین پیشین مطرح شده بود مورد بحث قرار گرفت و نشان داده شد که در مطالعه های پیشین محدوده اعداد بی بعد به درستی انتخاب نشده است. با درنظر گرفتن محدوده صحیح اعداد بی بعد، انتقال حرارت در اثر مهاجرت نانوذرات ناچیز است. نقره آبادی، قلمباز و قنبرزاده [۷] در پژوهشی دیگر نشان دادند که اگرچه انتقال حرارت منتقل شده در اثر مهاجرت نانوذرات ناچیز است، ولی لغزش نانوذرات در سیال پایه باعث ایجاد ناهمگونی در نانوسیال می گردد. ناهمگونی ایجاد شده باعث تغییر موضعی خواص نانوسیال شده و از این طریق انتقال حرارت جابجایی در نانوسیالات را تحت تاثیر قرار می دهد. بحث در این زمینه ادامه دارد.

منابع[ویرایش]

  1. Khalil Khanafer, Kambiz Vafai, A critical synthesis of thermophysical characteristics of nanofluids, International Journal of Heat and Mass Transfer 2012, Volume 54, Issue 19-20, pp 4410-4428, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931011002699
  2. R. Saidur, K. Y. Leong, H. A. Mohammad, A review on applications and challenges of nanofluids, Renewable and Sustainable Energy Reviews 2011, Volume 15, Issue 3, pp 1646-1668, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032110004041
  3. Zoubida Haddad, Hakan F. Oztop, Eiyad Abu-Nada, Amina Mataoui, A review on natural convective heat transfer of nanofluids, Renewable and Sustainable Energy Reviews 2012, Volume 12, Issue 7, pp 5363-5378, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032112002602
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ A. V. Kuznetsov, D. A. Nield, Natural convective boundary-layer flow of a nanofluid past a vertical plate, International Journal of Thermal Sciences 2010, Volume 49, Issue 2, pp 243-247, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1290072909001677
  5. ۵٫۰ ۵٫۱ D. A. Nield, A. V. Kuznetsov, The Cheng–Minkowycz problem for natural convective boundary-layer flow in a porous medium saturated by a nanofluid, International Journal of Heat and Mass Transfer 2009, Volume 52, Issue 25-26, pp 5792-5795, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001793100900458X
  6. A. Behseresht, A. Noghrehabadi, M. Ghalambaz, Natural-convection heat and mass transfer from a vertical cone in porous media filled with nanofluids using the practical ranges of nanofluids thermo-physical properties, Chemical Engineering Research and Design 2014, http://dx.doi.org/10.1016/j.cherd.2013.08.028
  7. A. Noghrehabadi, M. Ghalambaz and A. Ghanbarzadeh, Effects of Variable Viscosity and Thermal Conductivity on Natural-Convection of Nanofuids Past a Vertical Plate in Porous Media, Journal of Mechanics 2014, DOI: 10.1017/jmech.2013.61

پیوند به بیرون[ویرایش]