سنتز و بررسي تجربي اثر نسبت حجمي و دما بر ضريب هدايت حرارتي نانوسيال اكسيد مس‌ـ‌آب

Synthesis and Experimental Study of the Effect of Volume Fraction and Temperature on Thermal Conductivity Coefficient of Copper Oxide-Water Nanofluid

در اين مقاله اثر نسبت حجمي نانوذرات و دما بر ضريب هدايت حرارتي نانوسيال اكسيد مس به صورت تجربي بررسي شد. بدين منظور، نانوذرات اكسيد مس پس از تهيه، توسط آناليزهايXRD و EDXو SEMمشخصه ­يابي شدند. آناليز XRD فاز نمونه و آناليز EDXحضور عناصر مس و اكسيژن و SEM ابعاد نانومتري نمونۀ سنتزشده را تأييد كرد. نانوذرات اكسيد مس با ابعاد 50 نانومتر پس از تهيه، جهت سنتز نانوسيال اكسيد مس استفاده شدند. نمونه‌هاي نانوسيال اكسيد مس به روش دومرحله ­اي و با استفاده از آب مقطر به عنوان سيال پايه در نسبت­ هاي حجمي مختلف (1٪ ، 2٪، 3٪) سنتز شدند. سپس در اولتراسونيك به مدت 30 دقيقه مخلوط شدند و نانوذرات به صورت همگن درون سيال پايه به حالت تعليق در آمدند. سپس، pH تمامي نمونه‌ها اندازه­ گيري و كنترل شد. همچنين ضريب هدايت حرارتي نمونه­ هاي نانوسيال سنتزشده در محدودۀ دمايي 23ـ51 درجۀ سلسيوس اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد كه با افزايش دما و نسبت حجمي نانوذرات اكسيد مس درون آب مقطر، در همۀ نمونه­ها ضريب هدايت حرارتي افزايش يافت. نمونۀ داراي نسبت حجمي 3٪ بالاترين ضريب هدايت حرارتي و نقطۀ بهينه را در بين غلظت­ هاي موجود دارد، زيرا علاوه بر ضريب هدايت حرارتي خوب، pH خنثي نيز دارد. در ادامه، نتايج تجربي هدايت حرارتي نانوسيال اكسيد مس‌ـ‌آب با مقادير به‌دست‌آمده از مدل­هاي نظري مقايسه شد.

The effect of volume fraction and temperature on the thermal conductivity coefficient of nanofluid copper oxide was investigated. The synthesized copper oxide nanoparticles were characterized by XRD, EDX and SEM. XRD analysis of the samples established the phase, EDX analysis provided the presence of copper and oxygen elements and SEM analysis confirmed their nanometer sizes. Copper oxide nanoparticles with dimensions of 50nm were used to synthesize copper oxide nanofluids. Copper oxide nanofluid were synthesized by two step method using distilled water as a base fluid in various volume fractions (%1, %2, %3). Then, they were mixed in ultrasonic for 30min and the nanoparticles were suspended homogeneously in the base fluid. In this regard, the pH of all samples was measured and controlled. Also, the thermal conductivity coefficient of the synthesized nanofluid samples were measured at temperature range . The results of the research showed that with increasing temperature and volume fraction of copper oxide nanoparticles in distilled water, the thermal conductivity coefficient in all samples increased. A sample with concentration of %3 had the higher thermal conductivity coefficient and optimum point in the concentrations, because in addition to the high thermal conductivity, it had a neutral pH. Finally, the experimental results of thermal conductivity of copper oxide nanofluids were compared to the obtained values from theoretical models.