رفتن به بالا

پایگاه خبری تحلیلی صنعت و تاسیسات


  • جمعه ۲۶ مهر ۱۳۹۸
  • الجمعة ۱۸ صفر ۱۴۴۱
  • 2019 Friday 18 October

افزایش راندمان سیستم های حرارتی با استفاده از نانو سیال

اخیرا مشاهده شده که افزودن مقدار کمی (حدود یک درصد حجمی) از نانوذرات مس یا نانولوله‌های کربنی در اتیلن گلیکول یا روغن به ترتیب افزایش ۴۰ و ۱۵۰ درصدی در هدایت گرمایی این سیالات ایجاد می‌کند؛ در حالیکه برای رسیدن به چنین افزایشی در سوسپانسیون‌های معمولی، به غلظت‌های بالاتر از ده درصد از ذرات احتیاج است.

اخیرا مشاهده شده که افزودن مقدار کمی (حدود یک درصد حجمی) از نانوذرات مس یا نانولوله‌های کربنی در اتیلن گلیکول یا روغن به ترتیب افزایش ۴۰ و ۱۵۰ درصدی در هدایت گرمایی این سیالات ایجاد می‌کند؛ در حالیکه برای رسیدن به چنین افزایشی در سوسپانسیون‌های معمولی، به غلظت‌های بالاتر از ده درصد از ذرات احتیاج است.
به گزارش گروه صنعت تاسیساتویکی پی جی ، همین مساله و موارد مشابه سبب ایجاد دسته جدیدی از نانو مواد با قابلیت هدایت حرارتی عالی و پایداری بالا شده است که آنها را نانو سیال می‌نامند؛ سیالاتی که ذراتی در ابعاد نانومتری در آنها سوسپانس شده است.
حالا تصور کنید که به جای محلول‌های معمولی انتقال حرارت در دستگاه‌های مبرد و خنک کننده از این نانوسیالات با قابلیت انتقال حرارتی چنین بالا استفاده کنیم، به نظرتان راندمان تا چه حد افزایش می‌یابد؟
سرعت سردسازی تا چه اندازه بیشتر خواهد بود؟ به همه‌ی این موارد اصطکاک پایین این نانو سیال ها را هم اضافه کنید که باعث کاهش خوردگی مجاری عبور سیال می‌شود و تاثیر به سزایی در انتقال هر چه بهتر سیال و همچنین کاهش خرابی مجاری و کاهش نیاز به بازرسی مکرر آنها دارد.
افزایش راندمان سیستم های خنک کننده با نانو سیال اکسید گرافن
محققان دانشگاه تبریز امکان استفاده از اکسید گرافن در افزایش خواص حرارتی روغن‌های خنک‌کننده‌ی موتورها را در قالب یک طرح آزمایشگاهی مورد بررسی قرار داده‌اند. از نتایج این طرح می‌توان در صنایع تولید و انتقال نیرو و صنعت خودروسازی بهره برد.

انباشتگی حرارت در تجهیزات توزیع و انتقال قدرت امری اجتناب ناپذیر است. این موضوع ناشی از اتلاف انرژی است و می‌تواند منجر به فرسودگی زودرس و نهایتاً خرابی تجهیزات گردد. لذا دفع حرارت انباشته شده ضروری به نظر می‌رسد. یکی از متداول‌ترین روش‌ها، استفاده از گردش مایعات خنک‌کننده است.
امروزه، چندین میلیارد لیتر از روغن‌های خنک‌کننده در سراسر جهان جهت خنک کردن تجهیزات الکتریکی نظیر ترانسفورماتورها استفاده می‌شود. بااین‌حال، روغن‌ها خواص ترموفیزیکی کافی از خود نشان نمی‌دهند که این امر موجب محدود شدن قدرت خنک‌کنندگی آن‌ها می‌شود.
به گفته‌ی مهندس سید امیرحسین عارف، در طرح پیش رو از اکسید گرافن به‌منظور بهبود خواص ترموفیزیکی و خنک‌کنندگی روغن‌های خنک‌کننده استفاده شده است.
روغن‌های بهینه‌شده به‌وسیله‌ی اکسید گرافن، میزان انتقال حرارت و بنابراین قابلیت خنک‌کنندگی بالایی از خود بروز میدهند؛ به‌علاوه میزان مصرف روغن با استفاده از روغن بهبود یافته کاهش یافته و عمر تجهیزات افزایش می‌یابد.
عارف در رابطه با سازوکار اثر نانوذرات اکسید گرافن بر خواص روغن گفت: «علت افزایش ضریب هدایت حرارتی را می‌توان با پدیده هایی همچون حرکت براونی نانوذرات، تشکیل فیلم نازک در سطح مشترک مایع و نانوذرات و طبیعت انتقال حرارت در نانوذرات اکسید گرافن مرتبط دانست.
به‌علاوه، بالا بودن سطح ویژه‌ی نانوذرات دوبعدی نظیر گرافن و مشتقات آن می‌تواند دلیل مضاعفی بر توجیه افزایش ضریب هدایت حرارتی باشد.»
این محقق افزود: «در این تحقیق ابتدا با روش هامرز در شرایط بهینه نانوذرات اکسید گرافن سنتز شدند. سپس به‌منظور سازگاری بیشتر نانوذرات با روغن پایه، سطح نانوذرات با گروه‌های عاملی آلکیل دار اصلاح شد. پس از سنتز و اصلاح، نانوذرات با استفاده از امواج فراصوت در روغن پایه پراکنده شدند. در نهایت خواص روغن شامل مقاومت الکتریکی، ضریب اتلاف الکتریکی، ضریب گذردهی نسبی، ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفتند.»

نتایج آزمون‌های انجام شده نشان می‌دهد که افزودن نانوذرات به میزان ۰/۱۵ درصد وزنی موجب افزایش ۷ درصدی ضریب هدایت حرارتی روغن می‌شود.

اخبار مرتبط

نظرات

مصاحبه های اختصاصی ویکی پی جی