اخیرا استفاده از نانو سیالات که در حقیقت سوسپانسیون پایداری از نانوفیبرها و نانو ذرات جامد هستند،به عنوان راهبردی جدید در عملیات انتقال گرما مطرح شده است.تحقیقات اخیر روی نانو سیالات ، افزایش قابل توجهی را در هدایت گرمای آن ها نسبت به سیالات بدون نانو ذرات و یا همراه با ذرات بزرگتر (ماکرو ذرات)نشان می دهد.از دیگر تفاوتهای این نوع سیالات ، تابعیت شدید هدایت گرمای از دما،همچنین افزایش فوق العاده شار گرمای بحرانی در انتقال گرما جوشش آنهاست.نتایج آزمایشگاهی به دست آمده از نانو سیالات نتایج قابل بحثی است که به عنوان مثال می توان به انطباق نداشتن افزایش هدایت گرما با تئوریهای موجود اشاره کرد.این امر نشان دهنده ناتوانی این مدلها در پیش بینی صحیح خواص نانوسیال است.بنابراین برای کاربردی کردن این نوع از سیالات در آینده و در سیستمهای جدید ، باید اقدام به طراحی و ایجاد مدلها و تئوریهایی شامل اثر نسبت سطح به حجم و فاکتورهای سیالیت نانوذرات و تصحیحات مربوط به آن کرد.
کننده ، یکی از مهمترین دغدغه های کارخانه ها و صنایعی مانند میکرو الکترونیک و هر جایی است که به نوعی با انتقال گرما روبه رو باشد.با پیشرفت فناوری در صنایعی مانند میکرو الکترونیک که در مقیاسهای زیر صد نانومتر عملیاتهای سریع و حجیم با سرعت های بسیار بالا (چند گیگا هرتز) اتفاق می افتد و استفاده از موتورهایی با توان و بار گرمایی بالا اهمیت به سزایی پیدا می کند،استفاده از سیستمهای خنک کننده پیشرفته و بهینه ، کاری اجتناب نا پذیر است.بهینه سازی سیستمهای انتقال گرماموجود،در اثر مواقع به وسیله افزایش سطح آنها صورت می گیرد که همواره باعث افزایش حجم و اندازه این دستگاهها می شود;لذا برای غلبه بر این مشکل،به خنک کننده های جدید و موثر نیاز است و نانوسیالات به عنوان راهکاری جدید در این زمینه مطرح شده اند.نانو سیالات به علت افزایش قابل توجه خواص گرمایی،توجه بسیاری از دانشمندان را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است.به عنوان مثال مقدار کمی (حدود یک درصد حجمی )از نانوذرات مس یا نانو لوله های کربنی در اتیلن گلیکول یا روغن به ترتیب افزایش 40 و 150 درصدی در هدایت گرمایی این سیالات ایجاد می کند;در حالی که برای رسیدن به چنین افزایشی در سوسپانسیون های معمولی ، به غلظتهای بالاتر از ده درصد از ذرات احتیاج است;این در حالیست که مشکلات رئولوژیکی و پایداری این سوسپانسیون ها در غلظتهای بالا مانع از استفاده گسترده آنها در انتقال گرما می شود.در برخی از تحقیقات ، هدایت گرمای نانوسیالات ، چندین برابر بیشتر از پیش بینی تئوریها است.
از دیگر نتایج بسیار جالب،تابعیت شدید هدایت گرمای نانوسیالات و افزایش تقریبا سه برابری فلاکس گرمای بحرانی آنها در مقایسه باسیالات معمولی است.این تغییرات در خواص گرمای نانوسیالات فقط مورد توجه دانشگاهیان نبوده است،در صورت تهیه موفقیت امیز و تایید پایداری آنها می تواند آینده ای امیدوار کننده در مدیریت گرمای صنعت را رقم بزند.البته از سوسپانسیون نانو ذرات فلزی،در دیگر زمینه ها از جمله صنایع دارویی و درمان سرطان نیز استفاده شده است.به هر حال تحقیق در زمینه نانوذرات،دارای آینده ای بسیار گسترده است. 2.تهیه نانوسیالاتبهبود خواص گرمای نانوسیال احتیاج به انتخاب روش تهیه مناسب این سوسپانسیونها دارد تا از ته نشینی و ناپایداری آنها جلوگیری شود.متناسب با انواع کاربرد،انواع بسیاری از نانوسیالات از جمله نانوسیال اکسید فلزات،نیتریت ها،کاربید فلزات و غیر فلزات که به وسیله یا بدون استفاده از سورفکتانت در سیالاتی مانند آب،اتیلن گلیگول و روغن به وجود آمده است.
مطالعات زیادی روی چگونگی تهیه نانوذرات و روشهای پراکنده سازی آنها در سیال پایه انجامشده است که در اینجا به طور مختصر چند روش متداول را که برای تهیه نانو سیال وجود دارد ذکر می کنیم.یکی از روشهای متداول تهیه نانوسیال،روش دو مرحله ای است.در این روش ابتدا نانوذره یا نانو لوله معمولا به وسیله روش رسوب بخار شیمیایی(CVD)در فضای گاز بی اثر به صورت پودر های خشک تهیه می شود،در مرحله بعد نانو ذره یا نانو لوله در داخل سیال پراکنده می شود.برای این کار از روشهایی مانند لرزاننده های مافوق صوت و یا از سورفکتانت ها استفاده می شود تا توده های نانوذره ای به حداقل رسیده و باعث بهبود رفتار پراکندگی شود.روش دو مرحله ای برای بعضی موارد مانند اکسید فلزات در آب،دیونیزه شده بسیار مناسب است و برای نانو سیالات شامل نانو ذرات فلزی سنگین،کمتر موفق بوده است.روش دو مرحله ای دارای مزایای اقتصادی بالقوه ای است;زیرا شرکتهای زیادی توانایی تهیه نانو پودر ها در مقیاس صنعتی را دارند.روش یک مرحله ای نیز به موازات روش دو مرحله ای پیشرفت کرده است;به طور مثال نانو سیالاتی شامل نانوذرات فلزی با استفاده از روش تبخیر مستقیم تهیه شده اند.در این روش ،منبع فلزی تحت شرایط خلا تبخیر می شود.در این روش،تراکم توده نانوذرات به حداقل خود میرسد،اما فشار بخار پایین سیال یکی از معایب این فرایند محسوب می شود;ولی با این حال روشهای شیمیایی تک مرحله ای مختلفی برای تهیه نانو سیال به وجود آمده است که از آن جمله می توان به روش احیای نمک فلزات و تهیه سوسپانسیون آن در حلالهای مختلف برای تهیه نانوسیال فلزات اشاره کرد.مزیت اصلی روش یک مرحله ای ،کنترل بسیار مناسب روی اندازه و توزیع اندازه ذرات است. 3.انتقال گرما در سیالات ساکنخواص استثنایی نانو سیالات شامل هدایت گرمای بیشتر نسبت به سوسپانسیون های معمولی،رابطه غیر خطی بین هدایت به دما و افزایش شدید فلاکس گرمای در منطقه جوشش است.این خواص استثنایی، به همراه پایداری،روش تهیه نسبتا آسان و ویسکوزیته قابل قبول باعث شده تا این سیالات به عنوان یکی از مناسب ترین و قوی ترین انتخاب ها در زمینه سیالات خنک کننده مطرح شوند.بیشترین تحقیقات روی هدایت گرمای نانوسیالات ، در زمینه سیالات حاوی نانوذرات اکسید فلزی انجام شده است.
شامل 10 اسلاید POWERPOINT
دانلود پاورپوینت انتقال گرما به وسیله نانو سیالات
