بررسي آزمايشگاهي اثر دبي و غلظت نانوسيال گرافن-آب و يافتن شرايط مطلوب به كمك روش تاگوچي

Experimental Investigation of Flow Rate and Concentration Effects of Graphene-Water Nanofluid and Finding the Optimal Conditions Using Taguchi Method

در اين مقاله به كمك فعال‌كننده سطحي سديم دودسيل سولفات، نانوصفحه‌هاي گرافن ‌در سيال پايه آب پايدار گرديد. نانوسيال‌ تهيه شده در درصد وزني‌‌هاي 0/145-0/01 در تبادل‌گر گرمايي صفحه‌اي واشردار ‌در مجاورت سيال سرد (آب مقطر) قرار گرفت. تمام آزمايش‌ها براي جريان آرام در گستره اعداد رينولدز 1500-500 انجام گرديد. اثر تغيير دبي و غلظت نانوسيال بر ضريب كلي انتقال حرارت و افت فشار بررسي شد. مشخص شد كه بيشترشدن غلظت، باعث بيشترشدن هم‌زمان هردو عامل مي‌گردد، درنتيجه كارايي و اثربخشي نانوسيال نيز مورد آناليز قرار گرفت.‌ مشخص گرديد كه بيشترشدن غلظت باعث بيشترشدن اثربخشي نانوسيال و كارايي مي‌شود. ‌بيشترين اثربخشي (%89) ‌و كارايي (1/244) در دبي حداقل (2 ليتر بر دقيقه) و غلظت حداكثر (0/145 درصد وزني) اتفاق مي‌افتد. براي يافتن شرايط مطلوب (اثربخشي بالاتر)، به كمك روش تاگوچي، آزمايش‌ها آناليز گرديد و ‌صحت آزمايش‌ها تأييد شد. همچنين مشخص شد كه كم شدن دبي (%98/56) اثر بيشتري بر نتايج نسبت به‌ بيشترشدن درصد وزني(%0/404) دارد. ميزان درصد خطا نيز %0/018 به دست آمد كه دقت نتايج را نشان مي‌دهد.

In this paper, graphene nanoplate was stabilized in a water-based fluid by sodium dodecyl sulfate as a surfactant. The prepared nanofluid in weight percentages of 0.01 -0.145 was placed in a gasket plate heat exchanger in the presence of cold fluid (deionized water). All experiments were performed for laminar flow in the range of Reynolds numbers of 500-1500. The effect of flow rate and concentration of nanofluid was investigated on the overall coefficient of heat transfer and pressure drop. The concentration increase causes both to increase at the same time. As a result, heat exchange efficiency and thermal effectiveness of the nanofluid were also analyzed. The highest thermal effectiveness (89%) and efficiency (1.244) occur at a minimum flow rate (2 liters per minute) and maximum weight percentage (0.145) Taguchi method was used to find the optimal conditions and confirm the validity of the experiments. It was also found that the decrease in the flow rate (98.56%) has a greater effect on the results of thermal effectiveness than the increase in concentration (0.404%). The error rate was 0.018%, which shows the accuracy of the results.