ارزيابي تجربي خواص ترموفيزيكي، انتقال حرارت جابجايي و افت فشار در نانوسيال آب-نانولوله كربني چند جداره عامل دار شده

Experimental study on convective heat transfer, thermo-physical properties and pressure drop of low concentration COOH- Functionalized MWCNTs/water nanofluid flow

در اين تحقيق، انتقال حرارت جابجايي نانوسيال عامل دار شده نانولوله چندجداره كربني -آب با عامل كربوكسيل در كسرهاي حجمي پايين در جريان مغشوش، درون يك مبدل، مورد بررسي آزمايشگاهي قرار گرفته است. تاثير كسر حجمي در محدوده 05/0% تا 1% بر انتقال حرارت جابجايي در محدوده عدد رينولدز بين 5000 تا 27000 مطالعه شده است. همچنين ضريب هدايت حرارتي و ويسكوزيته ديناميكي نانوسيال در دماها و كسرهاي حجمي مختلف به صورت تجربي، اندازه‌گيري شده است. به روشني وابستگي شديد ضريب هدايت حرارتي و ويسكوزيته ديناميكي نانوسيال به دما و كسر حجمي مشاهده گرديد. از اين‌رو، براي پيش‌بيني ضريب هدايت حرارتي نانوسيال عامل دار شدهنانولوله كربني چند جداره-آب، دو مدل جديد بر مبناي برازش منحني با داده هاي تجربي با تابعيت دما و كسرحجمي ارائه گرديد.در ادامه اين تحقيق، ضريب انتقال حرارت جابجايي، عدد ناسلت، افت فشار و ضريب عملكرد براي كسر هاي حجمي مختلف محاسبه و نمودارهاي مرتبط با آنان ارائه گرديد. نتايج تجربي به روشني نمايان مي سازد كه هر دو فاكتور ضريب انتقال حرارت و بازدهي حرارتي با افزايش كسر حجمي، افزايش مي يابند. بطور متوسط %78 افزايش در ضريب انتقال حرارت، % 5/36 افزايش در عدد ناسلت متوسط و % 3/ 27 تحميل افت فشار در بالاترين كسر حجمي نانولوله كربني چند جداره در آب، مشاهده شد.

In this paper, an experimental study carried out to investigate the turbulent convective heat transfer performance of low concentration of COOH-functionalize MWCNT/water nanofluid flowing through a circular tube. The effect of solid concentration from 0.0005 to 0.01 on convective heat transfer studied at Reynolds number in the range between 5000 to 27000.Also Thermal conductivity and dynamic viscosity of nanofluid has been measured experimentally in various temperatures and solid volume fractions. It is observed that both thermal conductivity and dynamic viscosity of nanofluid strongly depend on temperature and solid concentration. Therefore two new correlations as a function of temperature and concentration were proposed for predict the thermal conductivity of functionalized MWCNTs/water nanofluid. In addition,Heat transfer coefficient, Nusselt number, pressure drop and thermal performance factor of nanofluid were presented for different volume fractions. The experimental results clearly indicate that increase in both heat transfer coefficient and Thermal performance factor is obtained by increasing solid concentration. In average, 78% increase in heat transfer coefficient, 36.5% increase in average Nusselt number and 27.3% penalty in pressure drop was observed at the highest concentration of MWCNTs in water abstract.