مطالعه تجربی ویژگی های انتقال حرارت نانوسیال گرافن اکسید بر پایه آب در مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده

مدیریت حرارتی کارا در سامانه های تبادل حرارت صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است و نانوسیالات به عنوان یکی از رویکردهای نوین برای بهبود انتقال حرارت مطرح شده اند. در این پژوهش، پایداری و رسانایی گرمایی نانوسیال گرافن اکسید بر پایه آب برای کاربرد در مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده به صورت تجربی بررسی شد. نانوسیالات در سه غلظت وزنی ۰.۰۱، ۰.۰۵۵ و ۰.۱ درصد به روش دو مرحله ای و با استفاده از همزن مغناطیسی، همزن مکانیکی و دستگاه فراصوت تهیه شدند تا توزیع یکنواخت ذرات تضمین گردد. نانوسیال های گرافن اکسید همچنین پایداری کلوئیدی بسیار خوبی در طول ۳۰ روز بدون ته نشینی قابل مشاهده نشان دادند که ناشی از حضور گروه های عاملی اکسیژنی بر سطح نانوذرات است. سیستم آزمایشگاهی به صورت مدار بسته طراحی شد تا کنترل دقیق دبی (۱۴.۴ تا ۲۳.۴ لیتر بر دقیقه) و دمای ورودی (۳۵ تا ۵۵ درجه سانتی گراد) فراهم شود. برای انجام آزمایش های مورد نیاز از روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مرکب مرکزی (CCD) استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش دما و غلظت نانوسیال موجب افزایش محسوس رسانایی گرمایی می شود، به طوری که بیشترین بهبود در غلظت ۰.۱% وزنی و دمای (°C) ۵۵ حدود ۷۸% نسبت به آب دیونیزه بود. به طور کلی، نتایج این مطالعه نشان می دهد که نانوسیال های گرافن اکسید می توانند عملکرد حرارتی مبدل های صفحه ای لحیم شده را به طور قابل توجهی بهبود دهند و به عنوان سیالی کارا و پایدار برای کاربردهای تبادل حرارت فشرده مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه ها:

نانوسیال ، گرافن اکسید ، رسانایی گرمایی ، مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده ، طراحی آزمایش