بررسی آزمایشگاهی ضریب انتقال حرارت و افت فشار هیبرید نانولوله کربنی-گرافن در مبدل حرارتی صفحه‌ای با صفحات متفاوت

نانومواد

دوره 13، شماره 47، مهر 1400، صفحه 185-194   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

امید رمضانی ازغندی؛ محمد جواد مغربی^* ؛ علیرضا تیمورتاش

دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در این مطالعه رفتار انتقال حرارت جابجایی و افت فشار هیبرید گرافن (GNP)- نانولوله کربنی چند جداره (MWCNTs) بر پایه آب دیونیزه در حال عبور از صفحات متفاوت مبدل حرارتی واشردار (صفحات نوع H، L و M) تحت شار حرارتی ثابت به صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. به همین منظور به روش غیرکووالانسی به کمک سورفکتانت سدیم دودسیل سولفات (SDS) سوسپانسیون آبی همگن هیبرید در غلظت 01/0 درصد وزنی تهیه شد که برای تهیه از نانوذرات و سورفکتانت به نسبت 1 به 1 استفاده شده است. جهت مورفولوژی هیبرید تصویر میکروسکوپی الکترونی عبوری از سیال تهیه شده صورت پذیرفت. جهت پایداری هیبرید سیال نیز پتانسیل زتا گرفته شد که عدد mV 30/33- می‌باشد که گواهی بر پایداری نانوسیال تهیه شده است. نتایج استفاده همزمان هیبرید و صفحات مختلف مبدل مشخص گردید که صفحات نوع H دارای بیشترین ضریب انتقال حرارت (نتیجه مثبت) و بیشترین افت فشار است (نتیجه منفی). استفاده از این صفحات باعث شد که دمای خروجی سیال کمترین میزان را نسبت به سایر حالات داشته باشد. صفحات نوع L تقریبا برای سیستم آزمایشگاهی هیبرید-آب و سیستم آزمایشگاهی آب-آب نتایج نزدیک به هم را به دنبال دارند در نتیجه استفاده از نانوسیال مقرون به صرفه نیست. با توجه به نتایج بهینه حالت برای صفحات نوع M و در دبی 10 لیتر بر دقیقه بدست آمد (بیشترین دبی)، زیرا میزان افزایش انتقال حرارت بیشتر از افزایش افت فشار است و این از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است. کارآیی مبدل در این شرایط بیش از 85% بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

هیبرید؛ صفحات مبدل؛ انتقال حرارت؛ افت فشار

مراجع

• S. Sundar, M.T. Naik, K.V. Sharma, M.K. Singh, Experimental Thermal and Fluid Science, 37, 2012, 65.
• Shanbedi, A. Amiri, S.Z. Heris, H. Eshghi, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 131, 2018, 1089.
• Shanbedi, S.Z. Heris, A. Maskooki, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 120, 2015, 1193.
• K. Tiwari, P. Ghosh, L. Sarkar, International Journal of Heat and Mass Transfer, 89, 2015, 1110.
• Ghaffarkhah, M. Afrand, M. Talebkeikhah, A.A. Sehat, M.K. Moraveji, F. Talebkeikhah, M. Arjmand, Journal of Molecular Liquids, 15, 2020, 112249.
• Amiri, M. Shanbedi, M.J. AliAkbarzade, Journal of Dispersion Science and Technology, 37, 2016, 949.
• O. Giwa, M. Sharifpur, M. Goodarzi, H. Alsulami, J.P. Meyer, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 6, 2020, 1.
• Jabbari, A. Rajabpour, S. Saedodin, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 135, 2019, 1787.
• Chavan, V. Gumtapure, Journal of Energy Storage, 27, 2020, 101045.
• Tabandeh-Khorshid, A. Kumar, E. Omrani, C. Kim, P. Rohatgi, Composites Part B: Engineering, 183, 2020, 107664.
• Thakur, D. Gangacharyulu, G. Singh, International Journal of Engineering Transactions B: Applications, 30, 2017, 1223.
• Xing, J. Yu, R. Wang, International Journal of Heat and Mass Transfer, 88, 2015, 609.
• Amrollahi, A. Rashidi, M. Emami Meibodi, K. Kashefi, Journal of Experimental Nanoscience, 4, 2009, 347.
• A. Sabiha, R.M. Mostafizur, R. Saidur, International Journal of Heat and Mass Transfer, 93, 2016, 862.
• Amiri, R. Sadri, M. Shanbedi, G. Ahmadi, S.N. Kazi, B.T. Chew, M.N. Zubir, Energy Conversion and Management, 101, 2015, 767.
• W. Xian, N.A. Sidik, R. Saidur, International Communications in Heat and Mass Transfer, 110, 2020, 104389.
• P. Trinh, N.N. Anh, N.T. Hong, P.N. Hong, P.N. Minh, B.H. Thang, Journal of Molecular Liquids, 269, 2018, 343.
• Batakliev, I.P. Doycheva, V. Angelov, V. Gergiev, E. Ivanov, R. Kotsilkova, M. casa, C. Cirillo, R. Adami, M. Samo, P. Ciambelli, Applied Sciences, 9, 2019, 469.
• Kumar, S.N. Singh, Experimental Thermal and Fluid Science, 87, 2017, 40.
• Albadr, S. Tayal, M. Alasadi, Case Studies in Thermal Engineering, 1, 2013, 38.
• Han, L. Zou, International Journal of Heat and Mass Transfer, 91, 2015, 302.
• Singh, D.B. Singh, G. Singh, International Journal of Engineering Research and Development, 12, 2016, 15.
• Bahiraei, R. Rahmani, A. Yaghoobi, E. Khodabandeh, R. Mashayekhi, M. Amani, Applied Thermal Engineering, 133, 2018, 137.
• A. Mota, E.P. Carvalho, M.A. Ravagnani, Heat Transfer Studies and Applications, 142, 2015, 115.
• R. Naik, V.K. Matawala, International Journal of Engineering and Advanced Technology, 2, 2013, 362.
• M. Shirvan, M. Mamourian, J.A. Esfahani, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 138, 2019, 1583.
• A. Caradonna, C. Badini, E. Padovano, M. Pietroluongo, Materials, 12, 2019, 1522.