مطالعه تجربي تأثير ويژگي‌هاي فيزيكي سيال و دماي كاركرد بر روي انتقال گرما در پمپ رسانشي

Experimental Study of the Effects of Fluid Physical Properties and Working Temperature on Heat Transfer in Conduction Pump

در مقاله حاضر با انجام تست‌هاي تجربي، انتقال گرما در پمپ رسانشي با استفاده از الكترودهاي مسطح براي دو مايع دي‌الكتريك نرمال-هگزان و نرمال-دكان به‌عنوان سيال عامل مورد مطالعه قرار گرفته است. اين پژوهش براي ضخامت‌هاي مختلف فيلم سيال و با در نظر گرفتن ولتاژ الكتريكي متغير، انجام شده و اثرات پارامترهاي مختلف مانند ويژگي‌هاي فيزيكي (اختلاف تحرك يوني، چگالي و گرانروي) و هم‌چنين دماي كاري سيال بر عملكرد انتقال گرماي پمپ بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه بالاتر بودن اختلاف تحرك يوني سيال دي‌الكتريك و هم‌چنين پايين‌تر بودن چگالي و لزجت، به‌دليل بهبود كيفيت تشكيل گردابه‌ها در همسايگي الكترودها باعث افزايش دبي جريان و افزون بر اين به‌دليل ايجاد جريان آشفته در اطراف الكترودها موجب افزايش بسيار قابل‌توجه انتقال گرما در پمپ مي‌شود. از سوي ديگر بيشتر بودن دماي كاري نيز به‌سبب كاهش چگالي و گرانروي و هم‌چنين افزايش گراديان دما بين منبع و مقصد انتقال گرما باعث بالارفتن دبي و انتقال گرما مي‌گردد. افزايش شديد انتقال گرما با استفاده از پديده رسانش الكتريكي در مقايسه با گذر معمولي جريان از درون يك مجراي ساده (فاقد الكترود) براي تمام ضخامت‌هاي مختلف فيلم و دماهاي كاري مشاهده مي‌شود. بيش‌ترين مقادير افزايش عدد ناسلت براي نرمال-هگزان و نرمال-دكان به‌ترتيب برابر 1041 و 568 درصد مشاهده مي‌شود.

In the current paper, heat transfer in conduction pumping of n-hexane and n-decane dielectrics (as working fluids) using flush electrodes is investigated by conducting experimental tests. The Study has been carried out for different fluid film thicknesses and variable applied electric voltage, and the effects of various parameters such as physical properties (ion mobility difference, density and viscosity), as well as fluid working temperature on heat transfer performance of the conduction pump have been investigated. The results show that higher ion mobility difference, as well as lower density and viscosity, increases the flow rate and heat transfer in the conduction pump, due to the improvement of the vortices formation in the vicinity of the electrodes. Moreover, it significantly increases the heat transfer in the pump by creating turbulent flow around the electrodes. On the other hand, higher operating temperatures enhance the flow rate and heat transfer due to decreasing density and viscosity and also increasing the temperature gradient between the source and the destination of heat transfer. The intense heat transfer enhancement by using the conduction phenomenon compared to the ordinary fluid flow pumping through a simple duct (having no electrodes) is seen for all film thicknesses and working temperatures. Maximum observed enhancement of Nusselt number for n-hexane and n-decane are equal to 1041% and 568%, respectively.