- ارسال ها
- 30
- لایک ها
- 55
- امتیاز
- 0
انتقال حرارت در نانو سیالات
مقدمه
استفاده از سیالات به منظور انتقال حرارت از سالها پیش مورد توجه بوده است. همچنین از سالها پیش مشخص شده بود که با اضافه نمودن ذرات جامد به صورت معلق به سیال پایه، انتقال حرارت افزایش خواهد یافت چرا که ضریب هدایت حرارتی این ذرات، صدها مرتبه بیشتر از سیالات پایه می*باشد. در نتیجه انتظار می*رود با استفاده از این ذرات در سیال پایه، انتقال حرارت سیال افزایش قابل ملاحظه*ای داشته باشد. ذرات جامدی که به این منظور مورد استفاده قرار می*گیرند از انواع مختلفی نظیر ذرات فلزی، غیر فلزی و یا پلیمری می*باشند. همانطور که عنوان شد این مسأله یعنی افزایش ضریب هدایت حرارتی سیال با افزودن ذرات ریز به سیال موضوع جدیدی نبوده و از حدود صد سال پیش در رابطه با ذرات میلی*متری و میکرومتری مورد توجه قرار گرفته است.
نانو سیالات:
با وجود افزایش انتقال حرارت توسط ذرات میکرومتری افزوده شده به سیال پایه،* استفاده از ذرات جامدی این ابعاد، مشکلاتی نیز ایجاد می*نماید که از آن جمله می*توان به موارد زیر اشاره نمود:
- رسوب یا ته نشینی ذرات (Sedimentation)
- سائیدگی(Erosion)
- مسدود نمودن لوله*ها (Fouling )
- افزایش افت فشار در مجرای سیال (pressure drop of the flow channel)
پیشرفتهای صورت گرفته در تکنولوژی مواد امکان غلبه بر مشکلات فوق را با استفاده از نانو ذرات جامد فراهم کرده است. در واقع نانو سیالات را می*توان با تعریفی اینچنین معرفی کرد:
سیالات حاوی ذرات معلق جامد که سبب ایجاد جهشی در پدیدة انتقال حرارت می*شوند.
این نانو ذرات می*توانند خواص انتقالی و حرارتی سیال پایه را تغییر دهند.
روش*های تولید نانو سیالات
با توجه به اینکه موضوع مورد بحث، انتقال حرارت در نانو سیالات است، به طور خلاصه به روش تولید نانو سیالات پرداخته می*شود. به طور عمده 2 روش برای تولید نانو سیالات متصور است
1) روش دو مرحله*ای (Two-step process)
مرحله نخست این روش شامل تولید نانو ذرات به صورت یک پودر خشک بوده که اغلب توسط کندانس نمودن با یک گاز بی اثر انجام می*شود. در مرحلة بعد نانو ذرات تولید شده در سیال پخش می*گردند.
نکتة اساسی در این روش تجمع نانو ذرات بر اثر چسبندگی آنها به همدیگر است که از معایب این روش به شمار می*آید. شکل (1) این مطلب را به طور واضح نشان می*دهد.
2) روش تک مرحله*ای (Single-step process)
در این روش از یک مرحله که تبخیر مستقیم است استفاده می*گردد. مزیت استفاده از این روش آن است که تجمع ذرات بر اثر چسبندگی آنها به یکدیگر به طور قابل ملاحظه*ای کاهش یافته و به حداقل می*رسد. شکل 2 گویای این موضوع می*باشد.
همچنین یک نکته اساسی در روش*های تولید نانو سیالات ایجاد پایداری برای ذرات معلق جامد، با بهره*گیری از خواص سطحی ذرات معلق و نیز پیشگیری از ایجاد خوشه*ای ذرات است. در این راستا سه روش عمده وجود دارد:
1- تغییر میزان pH
2- استفاده از سورفکتانت*ها (surface activators)
3- استفاده از ارتعاشات مافوق صوت (ultrasonic vibration
مقدمه
استفاده از سیالات به منظور انتقال حرارت از سالها پیش مورد توجه بوده است. همچنین از سالها پیش مشخص شده بود که با اضافه نمودن ذرات جامد به صورت معلق به سیال پایه، انتقال حرارت افزایش خواهد یافت چرا که ضریب هدایت حرارتی این ذرات، صدها مرتبه بیشتر از سیالات پایه می*باشد. در نتیجه انتظار می*رود با استفاده از این ذرات در سیال پایه، انتقال حرارت سیال افزایش قابل ملاحظه*ای داشته باشد. ذرات جامدی که به این منظور مورد استفاده قرار می*گیرند از انواع مختلفی نظیر ذرات فلزی، غیر فلزی و یا پلیمری می*باشند. همانطور که عنوان شد این مسأله یعنی افزایش ضریب هدایت حرارتی سیال با افزودن ذرات ریز به سیال موضوع جدیدی نبوده و از حدود صد سال پیش در رابطه با ذرات میلی*متری و میکرومتری مورد توجه قرار گرفته است.
نانو سیالات:
با وجود افزایش انتقال حرارت توسط ذرات میکرومتری افزوده شده به سیال پایه،* استفاده از ذرات جامدی این ابعاد، مشکلاتی نیز ایجاد می*نماید که از آن جمله می*توان به موارد زیر اشاره نمود:
- رسوب یا ته نشینی ذرات (Sedimentation)
- سائیدگی(Erosion)
- مسدود نمودن لوله*ها (Fouling )
- افزایش افت فشار در مجرای سیال (pressure drop of the flow channel)
پیشرفتهای صورت گرفته در تکنولوژی مواد امکان غلبه بر مشکلات فوق را با استفاده از نانو ذرات جامد فراهم کرده است. در واقع نانو سیالات را می*توان با تعریفی اینچنین معرفی کرد:
سیالات حاوی ذرات معلق جامد که سبب ایجاد جهشی در پدیدة انتقال حرارت می*شوند.
این نانو ذرات می*توانند خواص انتقالی و حرارتی سیال پایه را تغییر دهند.
روش*های تولید نانو سیالات
با توجه به اینکه موضوع مورد بحث، انتقال حرارت در نانو سیالات است، به طور خلاصه به روش تولید نانو سیالات پرداخته می*شود. به طور عمده 2 روش برای تولید نانو سیالات متصور است
1) روش دو مرحله*ای (Two-step process)
مرحله نخست این روش شامل تولید نانو ذرات به صورت یک پودر خشک بوده که اغلب توسط کندانس نمودن با یک گاز بی اثر انجام می*شود. در مرحلة بعد نانو ذرات تولید شده در سیال پخش می*گردند.
نکتة اساسی در این روش تجمع نانو ذرات بر اثر چسبندگی آنها به همدیگر است که از معایب این روش به شمار می*آید. شکل (1) این مطلب را به طور واضح نشان می*دهد.
2) روش تک مرحله*ای (Single-step process)
در این روش از یک مرحله که تبخیر مستقیم است استفاده می*گردد. مزیت استفاده از این روش آن است که تجمع ذرات بر اثر چسبندگی آنها به یکدیگر به طور قابل ملاحظه*ای کاهش یافته و به حداقل می*رسد. شکل 2 گویای این موضوع می*باشد.
همچنین یک نکته اساسی در روش*های تولید نانو سیالات ایجاد پایداری برای ذرات معلق جامد، با بهره*گیری از خواص سطحی ذرات معلق و نیز پیشگیری از ایجاد خوشه*ای ذرات است. در این راستا سه روش عمده وجود دارد:
1- تغییر میزان pH
2- استفاده از سورفکتانت*ها (surface activators)
3- استفاده از ارتعاشات مافوق صوت (ultrasonic vibration