بررسي تجربي خواص ريولوژيكي نانوسيال بر پايه روغن در لوله هاي بيضوي

Experimental Investigation on the Rheological Properties of Heat Transfer Oil Nanofluid Flow inside Elliptical Tube

در اين مقاله يك تحقيق تجربي براي مطالعه ويژگي‌هاي انتقال حرارت توسط جريان نانوسيال در داخل لوله‌هاي بيضوي تحت شار حرارتي ثابت انجام شده است. براي تهيه نانوسيال مربوطه نانوذرات مس در سيال پايه روغن انتقال حرارت پراكنده شده و سپس با استفاده از دستگاه اولتراسونيك تثبيت شده است. نانوسيال با غلظت‌هاي وزني مختلف ذرات شامل 0.2، 0.5، 1 و 2 درصد استفاده شده است. بخش تست توسط يك كويل كه با هيتر الكتريكي پيچيده شده به‌ دور آن براي توليد شرايط شار حرارتي ثابت مورد استفاده قرار گرفته است. در اين شرايط ويژگي هاي ريولوژيكي نانوسيال شامل چگالي، رسانايي حرارتي و ويسكوزيته به طور تجربي اندازه گيري مي شود. بر اساس اين اندازه گيري‌ها ، يك سري روابط براي پيشگويي خواص ريولوژيكي نانوسيالات با غلظت وزني مختلف ارايه شده است. نتايج حاصل از اندازه گيري هاي تجربي نشان مي دهد كه با اضافه كردن نانوذرات به سيال پايه منجر به افزايش چگالي، رسانايي حرارتي و ويسكوزيته نانوسيال مي گردد. نتايج حاصل از جريان انتقال حرارت جابجايي سيالات در داخل لوله هاي با سطح مقطع مدور و بيضي شكل، نشان مي دهد كه با افزايش شار حرارتي و سرعت جريان، ضريب انتقال حرارت جابجايي افزايش مي يابد. همچنين مشاهده گرديد كه با استفاده از جريان نانوسيالات به جاي استفاده از سيال پايه يعني روغن انتقال حرارت و استفاده از لوله هاي بيضي شكل به جاي لوله هاي با سطح مقطع مدور باعث افزايش انتقال حرارت جابجايي مي شود.

An experimental investigation has been carried out to study the heat transfer characteristics of nanofluid flow inside elliptical tubes under constant heat flux. The nanofluid is prepared by dispersion of Cu -nanoparticle in base heat transfer oil and stabilized by means of an ultrasonic device. Nanofluids with different particle weight concentrations of 0.2, 0.5, 1 and 2% are used. The test section was heated by an electrical heating coil wrapped around it to produce constant heat flux condition. The Rheological characteristics of nanofluids including density, thermal conductivity and viscosity are measured experimentally. Based on these measurements, some correlations are proposed to predict the rheological properties of nanofluids with different weight concentrations. The results of the experimental measurements show that adding nanoparticles to the base fluid would lead to the increase in density, thermal conductivity and viscosity of the nanofluid. The results obtained for the convective heat transfer of flow inside round and elliptical tubes indicate that by increasing the heat flux and the flow rate, the convective heat transfer coefficient is increased. Also, it was observed that using nanofluid flow instead of heat transfer oil flow and applying elliptical tubes instead of round tube will enhance the convective heat transfer.