در بررسی مسئله انتقال حرارت جا به جایی برای یک سیال پایه عاری از ذرات نانومتری ضریب انتقال حرارت جا به جایی را از طریق روابط تجربی و نیمه تجربی و با توجه به خواص فیزیکی سیال و نیوتنی و غیر نیوتنی بودن آن میتوان تعیین کرد.
ازجمله روابطی که برای انتقال حرارت جا به جایی توسط سیال پایه بکار میرود میتوان به معادلات زیر اشاره کرد. [۳۹].
معادله سیدر[۸۶] و تیت[۸۷] [۳۹] مقدار عدد ناسلت را برای جریان آرام در درون یک لوله بهصورت تابعی از اعداد بیبعد رینولدز و پرانتل به شکل زیر ارائه مینماید.
(۱-۵۱) |
در رابطه بالا Nu عدد ناسلت، Re عدد رینولدز، Pr عدد پرانتل و لزجت سیال است. جمله نیز نشاندهنده اثر تغییرات لزجت سیال بر مقدار انتقال حرارت جا به جایی است.
رابطه دیگر مورد استفاده در تعیین عدد ناسلت برای جا به جایی رابطه کیز [۳۹] برای شرط مرزی دمای ثابت سطح است. شکل ریاضی رابطه کیز بهصورت زیر است
(۱-۵۲) |
همچنین برای تعیین عدد ناسلت به معادله شاه[۸۸] [۳۹] میتوان اشاره کرد. شکل ریاضی این معادله بهصورت زیر است،
(۱-۵۳) |
برای جریان مغشوش در درون لوله میتوان از معادله دیتوس-بولتر نیز عدد ناسلت را محاسبه کرد این معادله بهصورت زیر است،
(۱-۵۴) |
آزمایشهای تجربی نشان دادهاند که با افزودن نانوذرات به سیال پایه مقدار انتقال حرارت افزایش مییابد. دلایل این افزایش را در نانوسیالات به تشدید اغتشاش چرخابهها، کوچک شدن ضخامت لایهمرزی، پراکندگی معکوس نانوذرات معلق، افزایش قابلملاحظه ضریب هدایت حرارتی و نیز ظرفیت حرارتی سیال ربط دهند .[۴۰]. به همین دلایل ضریب انتقال حرارت جا به جایی نانوسیالات را تابعی از خواص، ابعاد و جز حجمی نانوذرات معلق و سرعت جریان میتوان در نظر گرفت.
نانوسیالات بیشتر شبیه یک سیال رفتار می کند تا یک مخلوط متداول جامد–مایع که در آن ذرات نسبتا بزرگ با ابعاد میکرومتر یا میلیمتر پراکنده شدهاند. با اینوجود نانوسیال دارای طبیعت یک سیال دو فازی بوده و برخی از مشخصات مخلوطهای جامد– مایع را نیز دارا میباشد. جریان نانوسیال تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند جاذبه حرکت براونی، نیروی اصطکاک بین سیال و ذره، پدیده نفوذ براونی و پراکندگی قرار میگیرد. حرکت اتفاقی نانوذرات معلق نرخ تبادل انرژی در سیال را افزایش میدهد. پراکندگی موجب تخت شدن توزیع دما گشته و گرادیان دمای بین دیواره و سیال را افزایش داده و سبب افزایش نرخ انتقال حرارت می شود . [۴۰].
با در نظر گرفتن تفاوت رفتاری نانوسیال با سیال پایه میتوان تابعیت عدد ناسلت از پارامترهای مختلف را برای نانوسیالات بهصورت زیر نمایش داد. [۴۰].،
(۱-۵۵) |
آخرین نظرات