پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شمارهها | 680 |
| تعداد مقالات | 9,914 |
| تعداد مشاهده مقاله | 70,112,019 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 49,469,255 |
بررسی تجربی و آزمایشگاهی تاثیر قطر نانوذرات و دما بر ضریب هدایت حرارتی نانوسیال آب/آهن در کسرهای حجمی پایین و ارائه مدل جدید بر مبنای مقادیر تجربی حاصله | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| مقاله 3، دوره 13، شماره 42، مهر 1394، صفحه 27-42 اصل مقاله (635.7 K) | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2017.1713 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد همت اسفه* ؛ سیف الله سعدالدین؛ سیف الله سعدالدین | ||
| دانشگاه سمنان | ||
| تاریخ دریافت: 09 بهمن 1395، تاریخ بازنگری: 25 شهریور 1396، تاریخ پذیرش: 09 بهمن 1395 | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، تاثیر پارامترهایی مانند قطر نانوذرات، دمای نانوسیال و کسر حجمی نانوذرات بر روی ضریب هدایت حرارتی نانوسیال آب- آهن به صورت تجربی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. سپس نتایج آزمایشگاهی حاصله با مقادیر به دست آمده از مدل های کلاسیک پرکاربردی مانند همیلتون- کروسر و یو- چوی مورد مقایسه قرار گرفته است. در ادامه با تکیه بر یافته ها و مقادیر تجربی حاصله، مدل جدیدی به منظور تخمین ضریب هدایت حرارتی پیشنهاد گردیده است. مدل های پیشنهادی نیز در راستای تحقیق تابعیت قطر نانوذرات، دمای نانوسیال و کسر حجمی نانوذرات را دارند. نانوذرات آهن(Fe) در سه قطر مختلف 35-45 نانومتر، 65-75 نانومتر و 95-105 نانومتر پس از تهیه، در کسرهای حجمی 0.0313%، 0.0625%، 0.125%، 0.5% و 1% درون سیال پایه آب دیونیزه تعلیق شده است. ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات به دست آمده در کسرهای حجمی پایین (low concentration) و در قطر های مختلف فوق الذکر، در دماهای مختلف از جمله 27، 35، 45 و 55 درجه سانتی گراد به صورت تجربی به دست آمده است. در تحقیق حاضر از دستگاه آنالیزر حرارتی KD2 pro (decagon) و استفاده از روش سیم داغ گذرا به منظور اندازه گیری ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات استفاده میشود. نتایج این تحقیق نشان میدهد با افزایش دما و کاهش قطر نانوذرات، ضریب هدایت حرارتی نانوسیال افزایش مییابد. همچنین نتایج تجربی به دست آمده، خصوصا در دماهای بالا و قطرهای کوچک نانوذرات، تطابق و همخوانی مناسبی با مدل-های کلاسیک پیش بینی ضریب هدایت حرارتی ندارند که این مساله ضرورت ارائه مدل پیشنهادی را مضاعف مینماید. مدل پیشنهادی نیز با حداکثر 2% حاشیه انحراف، قابلیت پیشبینی ضریب هدایت حرارتی را با تکیه بر پارامترهای اساسی مانند کسرحجمی ،دمای نانوسیال و اندازه قطر نانوذرات دارد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| ضریب هدایت حرارتی؛ قطر نانوذرات؛ دمای نانوسیال؛ کسرحجمی؛ نانوسیال | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Experimental investigation of the effect of diameter of nanoparticles and temperature on thermal conductivity of Fe-water nanofluid in low concentrations and developing a new model based on experimental data | ||
| چکیده [English] | ||
| In this investigation, the effect of parameter such as diameter of nanoparticle, temperature of nanofluid and solid volume fraction on thermal conductivity of Fe-water nanofluid has been experimentally evaluated. Then experimental obtained results compare with values obtained from classic models such as H-C and Yu and Choi. A new model is proposed to estimated thermal conductivity based on experimental data. Proposed model is depends on diameter of nanoparticles, temperature of nanofluid and solid volume fraction. Iron nanoparticle in 3 different diameters of 35-45, 65-75 and 95-105 nm are dispersed in deionized water in solid concentration of 0.0313%, 0.0625%, 0.125%, 0.25%, 0.5% and 1%. The thermal conductivity of nanofluid in low concentration and aforementioned different diameter , at various temperature like 27, 35, 45 and 55oC are obtained. In current study, thermal conductivity of nanofluid measured with KD2 thermal analyzer instrument with transient hot wire method. The results show that with increasing temperature and decreasing diameter of nanoparticles, thermal conductivity of nanofluid increases. Also obtained experimental data, especially in high temperature and small diameter of nanoparticles donât have a good agreement with classical thermal conductivity models. Proposed model with maximum margin of deviation of 2%, has a predictive capability the thermal conductivity based on basic parameters such as volume fraction, temperature and the diameter of the nanoparticles. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Thermal conductivity, diameter of nano particles, Temperature, Solid volume fraction, Nanofluid | ||
| مراجع | ||
|
[1]Hemat Esfe, M., ghadak, F., haghiri, A., mirtalebi S.,(2012) Numerical Study of Mixed Convection Flows in a Two-sided Inclined Lid-driven Cavity Utilizing Nano-fluid with Various Inclination Angles and Ununiformed Temperature. Aerospace Mechanics Journal.; Vol. 8 (2), pp.69-83.
[2]Abbasian Arani, A. A., Amani, J. and Hemmat Esfe, M., (2012) Numerical simulation of mixed convection flows in a square double lid-driven cavity partially heated using nanofluid, Journal of nanostructure, Vol. 2 ,pp. 301-311.
[3]Saedodin, S., Biglari, M., Hemmat Esfe, M.,and Noroozi, M. J., (2013)Mixed Convection Heat Transfer Performance in a Ventilated Inclined Cavity Containing Heated Blocks: Effect of Dispersing Al2O3 in Water and Aspect Ratio of the Block, Journal of Computational and Theoretical Nanoscience Vol. 10. [4]Fereidoon, A., Saedodin, S., Hemmat Esfe, M. and Noroozi, M.J., (2013)Evaluation of mixed convection in inclined square lid driven cavity filled with Al2O3/water nanofluid, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, Vol. 7(1), pp. 55–65. [5]Hemmat Esfe, M., Saedodin, S.,(2012) . Flow behavior and thermal performance of double lid driven cavity subjected to nanofluid with variable properties. Journal of Modeling in Engineering. Vol. 10 (30) , pp. 43-60. [6] Lee, S., Choi, S. U. S., Li, S., Eastman, J. A. (1999). Measuring thermal conductivity of fluids containing oxide nanoparticles, Trans. ASME, J. Heat Transfer, Vol. 121, pp. 280–289. [7] Wang, X., Choi, S. U. S. (1999).Thermal conductivity of nanoparticlefluid mixture, J. Thermophys. Heat Transfer, Vol. 13, pp. 474–480. [8] Eastman, J. A., Choi, S. U. S., Li, S., Yu, W., Thomson, L. J. (2001). Anomalously increased effective thermal conductivities of ethylene glycol-based nanofluids containing copper nanoparticles, Appl. Phys. Lett. Vol. 78, pp. 18–20. [9] Xie, H., Fujii, M., Zhang, X. (2004). Effect of interfacial nanolayer on the effective thermal conductivity of nanoparticle-fluid mixture Institute for Materials Chemistry and Engineering, Kyushu University, Kasuga 816-825. [10] Murshed, S. M. S., Leong, K. C., Yang, C. (2005) . Enhanced thermal conductivity of TiO2– water based nanofluids, Int. J. Therm. Sci. Vol. 44, pp.367–373. [11] Das, S. K., Choi, S. U.S., Yu, W., Pradeep, T. (2008),NANOFLUIDS, pp. 9. [12] Karthik, R., Harish Nagarajan, R., Raja, B., Damodharan, P. (2012) .Thermal conductivity of CuO–DI water nanofluids using 3-x measurement technique in a suspended micro-wire, Experimental Thermal and Fluid Science. Vol. 40 , pp.1–9 [13]Fedele, L., Colla, L., Bobbo, S.. (2012).Viscosity and thermal conductivity measurements of water-based nanofluids containing titanium oxide nanoparticles, International Journal of Refrigeration (2012), doi: 10.1016/j.ijrefrig. 03.012 [14] A. Gavili, F. Zabihi, T.D. Isfahani, J. Sabbaghzadeh, The thermal conductivity of water base ferrofluids under magnetic field, Experimental Thermal and Fluid Science 41 (2012) 94–98. [15] R.M. Yasar, A. Mathias, F. Lars, W. Bernd, Thermal, electrical and magnetic studies of magnetite filled polyurethane shape memory polymers, Materials Science and Engineering A — Structural Materials Properties Microstructure and Processing 444 (2007) 227–235. [16] H. Zhu, C. Zhang, S. Liu, Y. Tang, Y. Yin, Effects of nanoparticle clustering and alignment on thermal conductivities of Fe3O4 aqueous nanofluids, Applied Physics Letter 89 (2006) 023123. [17] M. Abareshi, E. Goharshadi, S. Zebarjad, H.K. Fadafan, A. Youssefi, Fabrication characterization and measurement of thermal conductivity of Fe3O4 nanofluids, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 322 (2010) 3895–3901. [18] V.E. Fertman, L.E. Golovicher, N.P. Matusevich, Thermal conductivity of magnetite magnetic fluids, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 65 (1987) 211– 14. [19] K. Parekh, H.S. Lee, Magnetic field induced enhancement in thermal conductivity of magnetite nanofluid, Journal of Applied Physics 107 (2010) 09A310. [20] W. Yu, H. Xie, L. Chen, Y. Li, Enhancement of thermal conductivity of kerosene-based Fe3O4 nanofluids prepared via phase-transfer method, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 355 (2010) 109–113. [21] Murshed, S.M.S., Leong, K.C., Yang, C.(2005). Enhanced thermal conductivity of TiO2– water based nanofluids, Int. J. Therm. Sci. Vol. 44 (4), pp. 367–373. [22] Wongcharee, Kh., Eiamsa-ard, S. (2011). Enhancement of heat transfer using CuO/ water nanofluid and twisted tape with alternate axis, Int. Commun. Heat Mass Transfer. Vol. 38 (6) ,pp.742–748. [23] Buongiorno, J. (2006). Convective transport in nanofluids, J. Heat Transfer. Vol. 128 (3), pp. 240–250. [24] Hemmat Esfe, M., Saedodin, S., Mahmoodi, M. (2013)Experimental studies on the convective heat transfer performance and thermophysical properties of MgO-Water nanofluid under turbulent flow, Experimental Thermal and Fluid Science, doi: http://dx.doi.org /10.1016 /j.expthermflusci. 2013.08.023 [25] Yoo, D.H., Hong, K.S., Yang, H.S. (2007) Study of thermal conductivity of nanofluidsfor the application of heat transfer fluids, Thermochimica Acta. Vol. 455 , pp. 66-69. [26] Challoner, A.R., Powell, R.W. (1956) Thermal conductivities of liquids: new determinations for seven liquids and appraisal of existing values, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. Vol. 238, pp. 90-106. [27] Kurt, H., Kayfeci, M. (2009). Prediction of thermal conductivity of ethylene glycolWater solutions by using artificial neural networks, Applied Energy. Vol. 86, pp. 2244-2248. [28] Czarnetzki, W., Roetzel, W. (1995). Temperature oscillation techniques for simultaneousmeasurement of thermal diffusivity and conductivity, International Journal of Thermophysics.Vol 16, pp. 413-422. [29] Cahill, D.G. (1990). Thermal conductivity measurement from 30 to 750 K: the 3w method, Review of Scientific Instruments. Vol. 61, pp.802-808. [30] Iranidokht, V., Hamian, S., Mohammadi, N., Behshad Shafii, M. (2013). Thermal conductivity of mixed nanofluids under controlled pH conditions, International Journal of Thermal Sciences. Vol. 74, pp. 63-71. [31] Hamilton, R., Crosser, O. (1962). Thermal conductivity of heterogeneous two component systems, Ind. Eng.Chem. Fund. Vol.1 (3), pp. 187–191. [32] Yu, W., Choi, S.U.S. (2003). The role of interfacial layers in the enhanced thermal conductivity of nanofluids: a renovated Maxwell model, J. Nanopart. Res. Vol. 5, pp. 167–171. [33] Yu, W., Xie, H., Chen, L., Li, Y. (2009). Investigation of thermal conductivity and viscosity of ethylene glycol based ZnO nanofluid, Thermochimica Acta. Vol. 491, pp. 92–96
Experimental investigation of the effect of diameter of nanoparticles and temperature on thermal conductivity of Fe-water nanofluid in low concentrations and developing a new model based on experimental data
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,514 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 739 |
||