بررسی تحلیلی نقش نانوسیالات و نانوساختارها در بهبود انتقال حرارت و بازده ترمودینامیکی سامانه های انرژی

در این پژوهش، نقش نانوسیالات و نانوساختارها در بهبود انتقال حرارت و افزایش بازده ترمودینامیکی سامانه های انرژی به صورت تحلیلی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، مدل های ترمودینامیکی مبتنی بر قوانین بقا، معادلات انرژی و ناویر–استوکس توسعه یافته و با استفاده از نرم افزار COMSOL Multiphysics و MATLAB شبیه سازی شدند. نتایج نشان داد که به کارگیری نانوسیالاتی مانند Al₂O₃–TiO₂، ZnO–H₂O و Graphene-based nanofluids موجب افزایش میانگین عدد نوسلت تا ۴۰٪ و کاهش تولید آنتروپی تا ۲۵٪ می شود. در سیستم های خورشیدی و تبریدی، بازده انرژی و اگزرژی به ترتیب تا ۹۸٪ و ۹۳٪ افزایش یافت که نشان دهنده کاهش چشمگیر اتلاف حرارتی و بهبود کارایی ترمودینامیکی است. همچنین مشخص شد که غلظت حجمی بهینه نانوذرات در محدوده ۰٫۵ تا ۱٪، ضمن حفظ پایداری و جلوگیری از افزایش بیش از حد ویسکوزیته، بیشترین تاثیر را بر افزایش انتقال حرارت دارد. نتایج این پژوهش بیانگر آن است که نانوسیالات و نانوساختارها می توانند به عنوان راهکاری موثر برای توسعه سامانه های انرژی با بازده بالا و اتلاف حرارتی پایین مورد استفاده قرار گیرند و گامی مهم در جهت بهبود عملکرد و پایداری سیستم های انرژی آینده باشند.

کلیدواژه ها:

نانوسیالات ، نانوساختار ، انتقال حرارت ، بازده ترمودینامیکی ، تحلیل اگزرژی