طراحي و ساخت لوله حرارتي نوساني حاوي نانوسيال و بررسي شرايط كاركرد آن در زواياي مختلف قرارگيري

كارشناسي ارشد

با پيشرفت تكنولوژي و كوچك‌تر شدن تجهيزات و همچنين افزايش توان و بهره‌وري، نياز به انتقال گرما در سطوح كم، روز به روز بيشتر احساس مي‌شود. يكي از جديد‌ترين تكنولوژي‌ها در اين زمينه، لوله‌هاي حرارتي نوساني مي‌باشد كه امكان انتقال توان بالايي را در سطح كمي دارا هستند. لوله‌هاي حرارتي نوساني يك وسيله انتقال حرارت دو فازي با بازدهي بالاست كه اولين بار توسط آكاچي در سال 1990 پيشنهاد شد. با اينكه لوله‌هاي حرارتي نوساني به عنوان يك زير كلاس از خانواده لوله‌هاي حرارتي مي‌باشد، اين نوع، ويژگي‌هاي جديدي نسبت به نوع سنتي ارائه كرد. لوله‌هاي حرارتي نوساني با لوله‌هاي حرارتي معمولي در طراحي و مشخصه‌هاي عملكرد، متفاوتند. ساختمان آنها متشكل از لوله باريك يكپارچه با پيچ و خمهاي زياد و اواپراتور و كندانسوري است كه در دو سمت آن قرارگرفته است. مكانيزم‌هاي ممكن براي انتقال حرارت در اين لوله‌ها از طريق جذب گرما براي افزايش دما و همچنين تغيير فاز سيالي است كه در داخل اين لوله قرار دارد؛ كه با جابجايي اين ماده در طول لوله، گرما از يك سمت به سمت ديگر منتقل مي‌شود. ساختار ساده و ارزان قيمت، واكنش حرارتي سريع و توانايي انتقال حرارت بالا، باعث شده كه اين نوع از لوله‌هاي حرارتي مورد توجه ويژه‌اي قرار بگيرند. در اين پايا‌ن‌نامه با ساخت نمونه‌اي آزمايشگاهي از لوله حرارتي نوساني، ويژگي‌هاي انتقال حرارت آن در زوايا و درصد‌هاي پرشدگي مختلف تست شده است. همچنين به عنوان نوآوري بهبود انتقال حرارت در صورت استفاده از نانوسيال گرافن به جاي آب نيز بررسي شده است. نتايج حاصل از اين تحقيق آزمايشگاهي نشان مي‌دهد كه به صورت كلي هرچقدر سيستم به شرايط عمودي نزديك شود، در حالتي كه گرمكن پايين باشد، كارايي دستگاه بهتر است و افزايش درصد پرشدگي براي غلبه بر كاهش توانايي سيستم در حالت افقي/ نزديك به افق مي تواند مفيد باشد. همچنين استفاده از گرافن نيز همانند افزايش درصد پرشدگي، توانايي انتقال حرارت سيستم را افزايش مي‌دهد. بيشترين ميزان بهبود با نانوسيال در پرشدگي 60 درصد اتفاق افتاده است ولي بهترين انتقال حرارت مطلق در پرشدگي ۸۰ درصد در سيستم مشاهده گرديده است. همچنين نتايج نشان دادند كه در پرشدگي‌هاي بالاتر، بهبود انتقال حرارت در صورت استفاده از نانو سيال بيشتر زواياي نزديك به افق مي باشد.

192519

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

دكتر روح اله احمدي