بررسي تجربي انتقال حرارت جوشش استخري فروسيال بر روي سطوح رسوبگذاري شده توسط نانوسيال

Experimental analysis of pool boiling heat transfer of ferrofluid on surfaces deposited with nanofluid

انتقال حرارت جوشش يكي از پركاربردترين فرايندهاي انتقال حرارت در صنعت به شمار مي‌آيد. در اين مقاله انتقال حرارت جوشش استخري نانوسيال اكسيد آهن– آب (فروسيال) در فشار اتمسفر به صورت تجربي بررسي شده است. نانوسيال استفاده شده در اين تحقيق به‌صورت تك‌مرحله‌اي سنتز شده است و پايداري بسيار بالايي دارد. تكرارپذيري و دقت دستگاه آزمايش در سه مرتبه براي آب بدون يون انجام شده است كه تطبيق بسيار خوبي با روابط موجود در تاريخچه دارد. با بررسي غلظت‌هاي حجمي متفاوت از نانوسيال، انتقال حرارت جوشش در غلظت‌هاي بالا با افزايش غلظت كاهش و در غلظت‌هاي پايين با افزايش غلظت افزايش مي‌يابد. بنابراين ضريب انتقال حرارت جوشش در 0.1 درصد حجمي از نانوسيال داراي مقدار بهينه بوده و حداكثر به ميزان 43 درصد افزايش مي‌يابد. زبري سطح جوشش با رسوب نانوذرات در اثر شرايط مختلف غلظت نانوسيال و شار حرارتي سطح جوشش در طول زمان تغيير مي‌كند.لازم بهذكر است كه در اين پژوهش اثر تغييرات زبري سطح بهدليل رسوب نانوذرات و تاثير گذشت زمان در فرايند جوشش براي نخستين بار مورد بررسي قرار ميگيرد. بنابراين جهت بررسي تغيير رسوب نانوذرات در اثر تغيير غلظت نانوسيال و شار حرارتي سطح جوشش آزمايش‌هايي طرح شده است. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه انتقال حرارت جوشش روي سطوح رسوب كرده با شارحرارتي پايين كاهش و روي سطوح رسوب كرده با شار حرارتي بالا افزايش مي‌يابد.

Boiling heat transfer is one of the most applicable heat transfer processes within the industry. In this paper, the pool boiling heat transfer of Fe3O4 /water nanofluid (ferrofluid) in atmospheric pressure has been analyzed experimentally. The nanofluid in this study has been synthesized in a single step and retains high stability. The replication and accuracy of the testing machine has been studied for deionized water three times, indicating an appropriate concordance with the literature. Considering different volume concentrations of the nanofluid has revealed that boiling heat transfer in high concentrations decreases with an increase of concentration, while it rises with the increase of concentration in low concentrations. Hence, boiling heat transfer coefficient in 0.1% volume concentration nanofluid has been measured to be the optimum value which increases up to 43%. The roughness of boiling surface was varied with the deposition of nanoparticles in various conditions of nanofluid concentration, and heat flux. It is noteworthy that in the present research, the effects of surface roughness change due to nano particles deposition and the impact of passing time on boiling process have been investigated for the first time. Therefore, several experiments have been designed in order to study the change of nanoparticles deposition due to the change of nanofluid concentration and boiling surface heat flux. The results indicate that boiling heat transfer of deposited surfaces at low heat fluxes decreases, while it rises at high heat fluxes.