بررسي تجربي انتقال حرارت جابجايي اجباري نانوسيال فريك گرافني در يك لوله دايروي تحت ميدان مغناطيسي

Experimental Investigation of Convective Heat Transfer of Ferro-Nanofluid Containing Graphene in a Circular Tube under Magnetic Field

امروزه نانوسيالات با توجه به پتانسيل خود در افزايش نرخ انتقال حرات و خنك كاري سيستم هاي مختلف، توجهات زيادي را در تحقيقات به خود جلب كرده اند. از طرف ديگر، تحقيقات جديد نشان مي دهند كه نانوسيالات گرافن دار، حتي در غلظت هاي پايين هم توانايي بيشتري در افزايش ضريب انتقال حرارت جابه جايي نسبت به نانوسيالات متداول دارند. با درنظرگرفتن اين موضوع در مطالعه حاضر از نانوسيال حاوي نانوذرات فريت كبالت/گرافن به عنوان سيال عامل براي بررسي تجربي تاثير آن بر انتقال حرارت جابه جايي اجباري سيال عبوري از يك كانال دايروي از جنس مس كه تحت شار حرارتي ثابت و در رژيم جريان آرام قرار دارد، استفاده شده است. گفتني است اثر ميدان مغناطيسي بر نانوذرات به عنوان يكي از روش هاي فعال در بهبود نرخ انتقال حرارت مطرح است. براي نيل به اين هدف، تاثير قدرت ميدان مغناطيسي خارجي و همچنين تاثير اعمال فركانس هاي مختلف بر ميزان بهبود انتقال حرارت در اعداد رينولدز و غلظت هاي مختلف بررسي و فركانس بهينه به دست آورده شده است. نتايج نشان مي دهند كه نرخ انتقال حرارت نانوسيال هيبريدي مورد آزمايش در حضور ميدان مغناطيسي ثابت و متناوب بهبود يافته، به طوري كه اين افزايش تحت ميدان متناوب چشمگيرتر از ميدان ثابت است. همچنين نتايج نشان مي دهند كه در غياب ميدان مغناطيسي و عدد رينولدز 571، ميانگين افزايش انتقال حرارت جابه جايي فروفلويد با غلظت 0/6 به 15/2% در مقايسه با آب خالص رسيده است، در حالي كه اين مقدار با اعمال ميدان مغناطيسي ثابت و متناوب به ترتيب به 19/7 و 31% مي رسد.

Today, nanofluid is attracting intense research due to its potential to augment the heat transfer rate and the cooling rate in many systems. On the other hand, new research progresses indicate that graphene nanofluids even in very low concentrations could provide higher convective heat transfer coefficient in comparison to the conventional nanofluids. For this reason, we used nanofluid containing the CoFe2O4/GO nanoparticles as working fluid to perform experimental investigation of its effect on laminar forced convective heat transfer in the flow passing through a copper tube, which is under a uniform heat flux. It should be noted that utilizing magnetic field on nanoparticles is one of the active methods for improving the heat transfer rate. To achieve this objective, the effect of external magnetic field intensity and also the effect of applying different frequencies on the improvement of heat transfer in Reynolds number and different concentration is also investigated and the optimum frequency were obtained. The results showed that the heat transfer of the studied hybrid nanofluid has been improved in the presence of constant and alternating magnetic fields and the amount of heat transfer increment, due to an alternating magnetic field, is more significant compared with a constant magnetic field. The results also show that in the absence of magnetic field, using ferrofluid with concentration of φ=0.6%, improves the average enhancement in convective heat transfer up to 15.2% relative to the DI-water at Re=571, while this value is increased up to 19.7% and 31% by using constant and alternating magnetic field, respectively.