بهینه سازی عملکرد حرارتی مبدل های حرارتی صفحه ای با استفاده از نانوسیال اکسید گرافن و نانوسیال هیبریدی

فرآیند گرمایش و سرمایش از فرآیندهای اساسی است که بهبود آن معمولا با افزایش سطح انتقال حرارت از طریق تغییر هندسه مبدل حرارتی و القای آشفتگی برای حذف لایه مرزی انجام می شود. استفاده از نانوسیالات با خواص حرارتی ایده آل به عنوان راه حلی موثر برای افزایش بازده حرارتی و کاهش هزینه ها پیشنهاد شده است. گرافن اکسید (GO) به عنوان یک ماده کربنی جدید با ساختار الیه ای دوبعدی، دارای رسانایی حرارتی بالا و آبدوستی قوی است که آن را به گزینه های ایده آل برای بهبود انتقال حرارت تبدیل کرده است. این مطالعه بر پایدارسازی نانوسیالات از طریق پایدارسازی اتمی با افزودن سورفکتانت ها در غلظت های وزنی مشخص و استفاده از ارتعاشات فراصوتی برای جلوگیری از رسوب و بهبود پایداری متمرکز است. عملکرد نانوسیالات اکسید گرافن و نانوسیالات هیبریدی GO-Al₂O₃ در غلظت های وزنی ۰.۱%, ۰.۲% و ۰.۳% مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق تاثیر این نانوسیالات بر انتقال حرارت و کارایی حرارتی مبدل حرارتی صفحه ای نسبت به آب به عنوان سیال پایه بررسی شد. نتایج نشان داد که کارایی حرارتی (𝜼) در باالترین غلظت ۰.۳% به اوج خود رسید، به طوری که نانوسیال GO بهبود بیشتر از ۳۶%، نانوسیال هیبریدی ۲۵% و اکسید الومینیوم (Al₂O₃) به میزان ۲۰% داشت. GO بیشترین تاثیر را بر عملکرد مبدل حرارتی داشت و آن را ۹.۱۵% افزایش داد، در حالی که نانوسیال هیبریدی ۸.۱۱% و Al₂O₃ حدود ۷.۴% بهبود یافتند. این تحقیق نشان دهنده پتانسیل نانوسیالات GO و هیبریدی برای بهبود چشمگیر عملکرد مبدل های حرارتی و ارائه راه حلی پایدار و کارآمد برای کاربردهای صنعتی است.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی عملکرد مبدل حرارتی ، نانوسیال ، هندسه مبدل حرارتی ، انتقال حرارت