به کارگیری و مقایسه عملکرد گرمایی و هیدرودینامیکی نانوسیال های گرافن اکسید و آلومینا در مبدل گرمایی صفحه ای

هدف از این پژوهش ارزیابی و مقایسه تاثیر دو نوع نانوسیال پایه آب با هندسه متفاوت تشکیل شده از نانوصفحه های گرافن اکسید و نانوذره های آلومینا بر عملکرد یک مبدل گرمایی صفحه ای می باشد. بدین منظور نخست نانوسیال های با غلظت ۱/۰ درصد وزنی به کمک یک دستگاه فراصوت دارای میله سنجش و یک همزن مکانیکی پر قدرت تهیه شدند و در ادامه ویژگی های ترموفیزیکی آن ها شامل ضریب هدایت گرمایی، گرانروی و عدد پرانتل مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفت. به منظور آزمایش عملکردی، یک سامانه گرمایی شامل یک مبدل صفحه ای لحیمی مجهز به دو عدد پمپ، دو عدد جربان ­سنج ، چهار عدد دماسنج ، دو عدد فشارسنج، دو عدد مخزن و لوله های فولادی عایق شده، بر پا شد. شدت جریان سیال گرم (آب خالص) ثابت و از نانوسیال به عنوان سیال سرد برای خنک کردن سیال گرم در شدت جریان های ۵/۱، ۲، ۵/۲، ۳ و L/min ۵/۳ استفاده شد. عملکرد گرمایی و هیدرودینامیکی از روش ارزیابی نرخ انتقال گرما، عدد ناسلت، ضریب اصطکاک، افت فشار، توان پمپاژ و سرانجام معیار ضریب عملکرد (نسبت انتقال گرمای به دست آمده به توان پمپاژ مصرفی) به دست آمد. در مقابسه با آب، گرما در مبدل و با استفاده از دو نمونه نانوسیال با نرخ بیش­تری انتقال یافت به طوری که در بیش­ترین حالت (در کم­ترین شدت جریان) درصد بهبود انتقال گرما در نانوسیال گرافن اکسید و نانوسیال آلومینا به ترتیب ۴۶ و ۱۸ درصد بود. این مطالعه نشان داد که بیشینه بهبود ضریب عملکرد مبدل نسبت به آب با استفاده از نانوسیال گرافن اکسید و در شدت جریان های کم­تر از  L/min ۵/۲ به دست آمد (۲۷ درصد)، در حالی که در شدت جریان های بالاتر از L/min ۵/۲ ضریب عملکرد نانوسیال گرافن اکسید افت محسوسی داشته و از نانوسیال آلومینا و حتی از آب خالص هم کم­تر شده بود.

کلیدواژه ها:

گرافن اکسید ، آلومینا ، نانوسیال ، مبدل گرمایی صفحه ای ، ضریب عملکرد