عنوان

بررسی عددی افت فشار و انتقال گرما با استفاده از نانوسیالات در میکروکانال

شماره

پ۲۸۱۸۷

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی عددی افت فشار و انتقال گرما با استفاده از نانوسیالات در میکروکانال

نام نخستين پديدآور

میلاد رضائی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۷۵ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۱۱/۱۸

متن يادداشت

میکروکانال ها مبادله کن های بسیار کوچک و کارآمدی هستند که ابزار مناسبی در زمینه انتقال گرما می¬باشند. ازجمله مواردی که درمورد انتقال گرما و جریان سیال بررسی شده است، مربوط به سیستم خنک¬کننده الکترونیکی می¬باشد که نقش موثری در بهبود انتقال گرما دارد. نانوسیالات از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیالات معمولی حاصل می شوند. نانوذرات به دلیل بالا بودن رسانایی گرمایی¬شان به هنگام توزیع در سیال پایه باعث افزایش گرما در سیال می¬شوند که یکی از پارامترهای اساسی در انتقال گرما محسوب می¬شود. از جمله خصوصیات نانوسیالات می¬توان به رسانایی گرمایی بسیار بالا، پایداری وخواص جریانی بهتردرسیستم¬های مختلف انرژی اشاره کرد. با توجه به کاربرد و اهمیت نانو¬سیال¬ها در بهبود عملکرد انتقال گرما از این سیال به عنوان سیال جایگزین در میکروکانال¬ها مورد استفاده قرار می¬گیرد. در پژوهش حاضر، به مطالعه عددی افت فشار و انتقال گرما با استفاده از نانوسیالات در میکروکانال مستطیلی¬شکل پرداخته شده است. یک میکروکانال 10 کاناله با مقطع مستطیلی شکل که ابعاد آن مشخص شده و همچنین، دیواره¬های خارجی میکروکانال عایق شده است. صفحه پایه توسط یک شارگرمایی ثابت W/cm2 100 گرم می¬شود، نانوسیالات استفاده شده به عنوان سیال کاری عبارتند از : , Fe3O4 SiO2, TiO2 و از آب خالص به عنوان سیال پایه و نانوذرات با کسرحجمی 2% و همچنین قطر نانوذره 30 نانومتر استفاده شده است. از مدل تک¬فازی برای حل معادلات استفاده شده است و برای گسسته¬سازی معادلات حاکم از روش حجم محدود استفاده شده است. حل معادلات ناویراستوکس و پیوستگی از الگوریتم SIMPLE برای ارتباط سرعت و فشار بهره گرفته شده است. میزان بهبود کارآیی گرمایی سیال با بکارگیری نانوذرات صورت گرفت. در این مطالعه جریان تراکم¬ناپذیر در حالت لایه ای به صورت سه بعدی با استفاده از روش عددی در نرم¬ افزار ANSYS FLUENTبررسی شد. نتایج بدست آمده نشان دادند که با مقایسه مقادیر عدد ناسلت، نانوسیالات نسبت به سیال پایه آب دارای مقدار عدد ناسلت بالاتری بوده و در نتیجه ضریب انتقال گرمای همرفتی بالاتری دارد. میزان افت فشار ایجاد شده برای نانوسیال Fe3O4 بیشتر از سایر نانوسیالات استفاده شده است.و همچنین، نانوسیال Fe3O4 دارای بیشترین انتقال گرما در بین نانوسیالات مورد مطالعه است.

متن يادداشت

Abstract: Microchannels are very small and efficient heat exchangers that are a suitable tool in the field of heat transfer. Among the things that have been investigated about heat transfer and fluid flow, it is related to the electronic cooling system, which plays an effective role in improving the transfer. Nanofluids are obtained from the distribution of particles with nano dimensions in fluids. Due to their high thermal conductivity, nanoparticles increase the temperature of the fluid when distributed in the base fluid, which is one of the basic parameters in heat transfer. Among the properties of nanofluids, we can mention very high thermal conductivity and increasing efficiency in different energy systems. Considering the application and importance of nanofluids in improving heat transfer performance, this fluid is used as a replacement fluid in microchannels. In the present research, the numerical study of pressure drop and heat transfer using nanofluids in rectangular microchannels has been done. A 10-channel microchannel with a rectangular cross-section whose dimensions are specified and also, the external walls of the microchannel are insulated. The base plate is heated by a constant heat flux of 100 W/cm2. In this research, the nanofluids used as working fluid are: Fe3O4, SiO2, TiO2, pure water as the base fluid, and nanoparticles with a volume fraction of 2%. The nanoparticle diameter is 30 nm. The single-phase model is used to solve the equations. Finite volume method was used to discretize the governing equations, and Simple algorithm was used to solve the Navirastox and continuity equations for speed and pressure relationship. The thermal efficiency of the fluid was improved by using nanoparticles. In this study, the displacement heat transfer of the incompressible flow in the quiescent state in the rectangular microchannel was investigated in three dimensions using the numerical method in the AnsysFluent software. The obtained results showed that the use of nanofluids compared to water fluid due to their high thermal conductivity improved the heat transfer in the microchannel, also, the comparison of Nusselt number values shows that nanofluids have a higher Nusselt number value than the water base fluid. As a result, the heat transfer rate is higher. The amount of pressure drop created for Fe3O4 nanofluid has been used more than other nanofluids. Also, Fe3O4 nanofluid has the highest heat transfer among the studied nanofluids.

عنوان گونه گون

Numerical investigation of pressure drop and heat transfer using nanofluids in microchannels

عنصر شناسه اي

‏‏رضائی،

ساير عناصر نام

میلاد‏

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

‏جعفری،

عنصر شناسه اي

‏رنجبر،

ساير عناصر نام

‏محرم ‏

ساير عناصر نام

‏فرامرز‏

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد راهنما

عنصر شناسه اي

‏تبریز