Loading...

Mixed Convection of Magnetic Nanofluids in Channels Filled with a Porous Medium in the Presence of External Magnetic Field

Fadaei, Farzad | 2017

2852 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 50025 (06)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Chemical and Petroleum Engineering
  6. Advisor(s): Molaei, Asghar; Shahrokhi, Mohammad
  7. Abstract:
  8. In this research work, mixed convection heat transfer of ferrofluids (i.e., magnetite nanoparticle) in a circular pipe fully filled with a porous medium in the presence of constant and alternating magnetic fields has been investigated both numerically and experimentally. The duct was heated by a heating coil and the magnetic field was applied via four electromagnets with U shaped ferrite cores and a frequency inverter. The nanoparticles were synthesized using co-precipitation method and coated with a surfactant (i.e., Tween 80) and doubled distilled water was used as the base fluid. To characterize the synthesized nanoparticles, various analyzing techniques such as VSM, SEM, and XRD were conducted and the average particle size of nanoparticles were evaluated to be around 30 nm. ِDifferent concentration of nanoparticles (i.e., 0.5, 0.75, and 1 Vol%) were used to prepare nanofluid to launch out into the experimental set up to evaluate the heat-transfer coefficient in the presence /absence of magnetic field with a variable frequencies from 0 to 50 Hz, magnetic field intensity from 0 to 600 G, and Reynolds number values of 500 and 1400. The obtained experimental results indicate that for a given Reynolds number, the heat-transfer coefficient increases with an increase in the volumetric concentration of nanoparticles and magnetic field intensity and its frequency. The experimental runs were carried out with/-(out) the porous medium in the circular pipe. The presence of porous medium can increase the heat transfer rate due to the enhancement of effective thermal conductivity, fluid mixing and transfer surface area. It was found that this enhancement in the heat transfer coefficient was 18.38% for the volumetric nanoparticle concentration of 1%, and Reynolds number value of 1400, in the absence of the applied magnetic field, whereas this enhancement was 11.73% in the presence of applied magnetic field with an intensity of 600 G. Moreover, it was found that applying an alternating magnetic field with the same intensity and frequency of 50 Hz can increase the heat-transfer coefficient up to 9.58%. The behavioure of the experimental system was simulated numerically and the results were compared with the experimental ones. A good agreement was observed between experimental data and simulation results. To investigate the effectof system geometry and Magnetic field source on the heat transfer rate three different simulation studies were carried out; i) rotating magnetic fields on the heat-transfer coefficient ferrofluids passing through a rectangular duct, ii) static fields induced by a current carrying wire or permanent magnet on the heat-transfer coefficient of ferrofluid passing through a circular pipe, and iii) magnetic field induced by a solenoid on the heat-transfer coefficient of ferrofluid passing through a circular pipe, partially field by a porous medium
  9. Keywords:
  10. Magnetic Fields ; Convection Heat Transfer ; Nanofluid ; Porous Media ; Magnetic Nanofluids ; External Magnethic Field

 Digital Object List

 Bookmark

  • فصل 1: مقدمه
    • 1-1- اهمیت موضوع مورد بررسی در این رساله
      • شکل (1-1) مقايسه ضريب هدايت حرارتي مواد مختلف [5].
    • 1-2- بیان مسأله
    • 1-3- ساختار رساله
  • فصل 2: نانوسیالات مغناطیسی و محیط‌های متخلخل
    • 2-1- نانو سیالات مغناطیسی
      • 2-1-1- تركيب و خواص
        • شکل (2-1) نانو ذرات مغناطیسی تحت تأثیر میدان دوار در دو حالت (a عدم حضور و (b حضور میدان خارجی.
        • شکل (2-2) نانو‌ذرات و ماده فعال سطحی چسبیده به آن [9, 10].
          • (2-1)
          • (2-2)
        • شکل (2-3) جاذبه دوقطبی-دوقطبی
          • (2-3)
          • (2-4)
          • (2-5)
        • شکل (2-4) انرژی‌های دافعه و جاذبه بین ذرات (d=10 nm, s=2 nm, (=1 nm–2) [9].
      • 2-1-2- کاربرد‌های نانوسیال مغناطیسی
        • شکل (2-5) تفاوت دو زمان آسایش مختلف [13].
        • شکل (2-6) استفاده از سیال مغناطیسی به‌عنوان آب‌بند شفت گردان [15].
        • شکل (2-7) کنترل مسیر حرکت دارو به‌وسیله‌ی میدان مغناطیسی [16].
    • 2-2- پدیده‌های مرتبط با انتقال حرارت در نانوسیالات مغناطیسی
      • 2-2-1- پديده جابه‌جايي ترمو مغناطيسي
        • (2-6)
        • (2-7)
        • (2-8)
        • (2-9)
        • (2-10)
        • شکل (2-8) پدیده جابه‌جایی ترمو‌مغناطیسی در مقابل جابه‌جایی آزاد مرسوم.
    • 2-3- محیط متخلخل و خصوصیات آن
      • شکل (2-9) یک نمونه مبدل حرارتی مجهز به محیط متخلخل.
      • شکل (2-10) شمایی از یک جاذب خورشیدی به همراه فوم فلزی داخل ساختار آن [24].
    • 2-4- روابط جريان در محيط‌هاي متخلخل
      • 2-4-1- رابطه‌ دارسي
        • (2-11)
      • 2-4-2- رابطه برينكمن
        • (2-12)
      • 2-4-3- مدل جامع جريان در محيط متخلخل
        • (2-13)
    • 2-5- كاربرد‌هاي محيط متخلخل
      • 2-5-1- انتقال حرارت در محيط متخلخل
        • (2-14)
        • (2-15)
  • فصل 3: مروری بر پژوهش‌های انجام‌گرفته درزمینه‌ی انتقال حرارت نانوسیالات مغناطیسی و محیط‌های متخلخل
    • 3-1- انتقال حرارت به شیوه جابه‌جایی
      • 3-1-1- انتقال حرارت به شیوه جابه‌جایی ترمومغناطیسی15F
        • (3-1)
      • 3-1-2- مروری بر پژوهش‌های انجام‌گرفته درزمینه‌ی جابه‌جایی ترمومغناطیسی
        • شکل (3-1) مقایسه نتایج تجربی و آزمایشگاهی موجود در مرجع [45].
        • شکل (3-2) سامانه آزمایشگاهی مورد استفاده در مرجع [46].
          • جدول (3-1) خلاصه‌ای از تحقیقات علمی انجام‌گرفته درزمینه‌ی جابه‌جایی ترمومغناطیس.
      • 3-1-3- مروری بر پژوهش‌های عملی انجام‌گرفته درزمینه‌ی انتقال حرارت جابه‌جایی اجباری
      • 3-1-4- مروری بر پژوهش‌های نظری انجام‌گرفته درزمینه‌ی انتقال حرارت جابه‌جایی اجباری
      • 3-1-4-1- نگرش تك فازي (همگن)
      • 3-1-4-2- نگرش دوفازی
        • جدول (3-2) نتایج به‌دست‌آمده برمبنای کار ژوان و همکاران [54]
        • شکل (3-3) هندسه مسأله مورد بررسی توسط عاشوری و همکاران [74].
          • (3-2)
          • (3-3)
            • جدول (3-3) خلاصه تحقیقات انجام گرفته درزمینه‌ی انتقال حرارت جا‌به‌جایی نانوسیالات مغناطیسی در سال 2016.
    • 3-2- تحقيقات آزمايشگاهي بر روي رسانش گرمايي نانو‌سیالات مغناطیسی
      • 3-2-1- رسانش گرمايي در غياب ميدان مغناطيسي
        • جدول (3-4) خلاصه‌ای از برخی مدل‌های ارائه شده برای ثابت هدایت حرارتی [97].
      • 3-2-2- بررسی ميزان هدايت حرارتي در حضور ميدان مغناطيسي
        • شکل (3-4) تغییرات نسبت ثابت هدایت حرارتی برحسب میدان در جهت گرادیان دما [90].
        • شکل (3-5) تغییرات هدایت حرارتی برحسب زمان [100].
        • شکل (3-6) دستگاه آزمایشگاهی به‌منظور اندازه‌گیری ضریب هدایت حرارتی [103].
        • شکل (3-7) تغییرات ضریب هدایت حرارتی با دما در میدان مغناطیسی 600 گوس در دمای اولیه C 20 [103].
    • 3-3- مرور پژوهش‌های انجام‌شده در زمينه‌ی محيط‌هاي متخلخل
      • شکل (3-8) شمایی از مسأله حل شده توسط مالاشتي [110].
      • شکل (3-9) شمایی از دستگاه آزمایش نظری و همکاران [114]
  • فصل 4: انتقال حرارت نانو سیال مغناطیسی در حضور میدان مغناطیسی دوار و یک‌سو
    • 4-1- مقدمه
    • 4-2- اثر میدان دوار روی نانو سیال گذرنده از کانال مستطیل شکل
      • 4-2-1- تشریح هندسه مورد بررسی
        • شکل (4-1) هندسه مسأله مورد بحث.
          • (4-1)
      • 4-2-2- معادلات حاکم بر مسأله
        • (4-2)
        • (4-3)
        • (4-4)
        • (4-5)
        • (4-6)
        • (4-7)
        • (4-8)
        • (4-9)
        • (4-10)
      • 4-2-2-1- بدون‌بعد سازی معادلات
        • جدول (4-1) پارامترهای بدون‌بعد.
        • (4-11)
        • (4-12)
        • (4-13)
        • (4-14)
        • (4-15)
        • (4-16)
      • 4-2-3- شرایط مرزی
        • جدول (4-2) شرایط مرزی مورد استفاده در شبیه‌سازی
      • 4-2-4- محاسبه نیرو و گشتاور مغناطیسی
        • (4-17)
        • (4-18)
        • (4-19)
        • (4-20)
        • (4-21)
        • (4-22)
        • (4-23)
        • (4-24)
        • (4-25)
          • جدول (4-3) خلاصه معادلات حاکم بر سیستم مورد بررسی
          • جدول (4-4) مقادیر پارامترهای استفاده شده
      • 4-2-5- حل عددی
        • شکل (4-2) اثر پارامتر تعداد مش‌ها بر دمای توده‌ای متوسط سیال در طول کانال.
          • جدول (4-5) نتایج حاصل از خطای گسسته‌سازی
      • 4-2-6- اعتبارسنجی
        • شکل (4-3) مقایسه توزیع مقادیر سرعت بدون‌بعد در عرض کانال با داده‌های حاصل از حل تحلیلی موجود در مرجع [122] در ویسکوزیته‌های اسپینی مختلف a) سرعت چرخشی؛ b) سرعت خطی.
      • 4-2-6-1- پیش‌بینی فرآیند اسپین آپ
        • شکل (4-4) نمایش هندسه مسأله.
        • شکل (4-5) نمایی از محیط حل شبکه‌بندی شده
        • شکل (4-6) مقایسه داده‌های آزمایشگاهی موجود در مرجع [123] با نتایج حاصل از مدل‌سازی.
        • شکل (4-7) توزیع سطحی سرعت و بردارهای آن روی سطح ظرف حاوی سیال مغناطیسی (B=125 G).
      • 4-2-7- نتایج
      • 4-2-7-1- اثر شدتِ میدانِ مغناطیسیِ دوارِ اعمال شده
        • شکل (4-8) اثر شدت میدان مغناطیسی بدون‌بعد بر سرعتهای بدون‌بعد a) سرعت چرخشی؛ b) سرعت خطی در خروجی کانال ().
        • شکل (4-9) (a توزیع سرعت خطی محوری بدون‌بعد در عرض کانال در مقاطع مختلف کانال؛ b) نمودار سطحی و کانتورهای سرعت خطی بدون‌بعد توسعه یافته ().
        • شکل (4-10) a) توزیع دمای بدون‌بعد در خروجی کانال و در مقادیر مختلف شدت میدان بدون‌بعد؛ b) تغییرات عدد ناسلت در طول کانال در مقادیر مختلف شدت میدان بدون‌بعد؛ c) عدد ناسلت متوسط برحسب شدت میدان بدون‌بعد ().
          • (4-33)
          • (4-34)
          • (4-35)
          • (4-36)
        • شکل (4-11) a) توزیع دمای بدون‌بعد در خروجی کانال و در مقادیر مختلف شدت میدان بدون‌بعد؛ b) تغییرات عدد ناسلت در طول کانال در مقادیر مختلف شدت میدان بدون‌بعد ().
      • 4-2-7-2- اثر فرکانسِ میدانِ مغناطیسیِ دوارِ اعمال شده
        • شکل (4-12) اثر فرکانس میدان مغناطیسی بدون‌بعد بر سرعت‌های بدون‌بعد a) سرعت چرخشی؛ b) سرعت خطی در خروجی کانال ().
        • شکل (4-13) a) توزیع دمای بدون‌بعد در خروجی کانال و در مقادیر مختلف فرکانس بدون‌بعد؛ b) تغییرات عدد ناسلت در طول کانال در مقادیر مختلف فرکانس بدون‌بعد ؛ c) عدد ناسلت متوسط برحسب فرکانس میدان بدون‌بعد ().
        • شکل (4-14) a) توزیع دمای بدون‌بعد در خروجی کانال و در مقادیر مختلف فرکانس بدون‌بعد؛ b) تغییرات عدد ناسلت در طول کانال در مقادیر مختلف فرکانس بدون‌بعد ().
      • 4-2-7-3- اثر سرعت نانوسیال ورودی
        • شکل (4-15) اثر سرعت ورودی بدون‌بعد سیال بر سرعت‌های بدون‌بعد a) سرعت چرخشی؛ b) سرعت خطی در خروجی کانال () و c) سرعت چرخشی؛ d) سرعت خطی در خروجی کانال ().
        • شکل (4-16) a) توزیع دمای بدون‌بعد در خروجی کانال و در مقادیر مختلف سرعت ورودی بدون‌بعد؛ b) تغییرات عدد ناسلت در طول کانال در مقادیر مختلف سرعت ورودی بدون‌بعد ().
      • 4-2-7-4- اثر ویسکوزیته اسپینی سیال
        • شکل (4-17) اثر ویسکوزیته‌ی اسپینی بدون‌بعد بر سرعت‌های بدون‌بعد در خروجی کانال a) سرعت چرخشی؛ b) سرعت خطی در خروجی کانال ().
        • شکل (4-18) a) توزیع دمای بدون‌بعد در عرض کانال و در خروجی کانال و در مقادیر مختلف ویسکوزیته اسپینی بدون‌بعد؛ b) تغییرات عدد ناسلت در طول کانال در مقادیر مختلف ویسکوزیته اسپینی بدون‌بعد ().
      • 4-2-7-5- شرایط بهینه
        • شکل (4-19) رویه‌ی تغییرات عدد ناسلت متوسط برحسب شدت و فرکانس بدون‌بعد میدان مغناطیسی اعمال‌شده ().
      • 4-2-8- نتیجه‌گیری
    • 4-3- اثر میدان یک سو روی نانو سیال گذرنده از کانال با مقطع دایره‌ای
      • 4-3-1- مقدمه
      • 4-3-2- تشریح هندسه مورد بررسی
        • شکل (4-20) هندسه مورد بررسی.
          • جدول (4-6) مقادیر کمیت‌های مختلف لحاظ شده در پژوهش حاضر
      • 4-3-3- معادلات حاکم بر مسأله
        • (4-37)
        • (4-38)
        • (4-39)
        • (4-40)
        • (4-41)
        • (4-42)
        • (4-43)
        • (4-44)
        • (4-45)
        • (4-46)
        • (4-47)
        • (4-48)
          • جدول (4-7) خواص فیزیکی نانوذره (Fe3O4) و سیال پایه (آب)
      • 4-3-4- شرایط مرزی
        • (4-49) @ z=0:
        • (4-50) @ r=D/2: , .
        • (4-51) @ z=L: P=0,
        • (4-52) @ r=0: ,
        • (4-53)
        • (4-54)
          • جدول (4-8) خلاصه معادلات بکار رفته در حل مسأله
      • 4-3-5- حل عددی
        • جدول (4-9) تابعیت عدد ناسلت متوسط از تعداد المان‌ها
      • 4-3-6- اعتبارسنجی
        • شکل (4-21) مقایسه مقادیر به‌دست‌آمده در پژوهش حاضر برای ضریب انتقال حرارت در طول لوله و مقادیر آزمایشگاهی گزارش‌شده در مرجع [132].
        • شکل (4-22) مقایسه مقادیر به‌دست‌آمده در پژوهش حاضر برای ضریب انتقال حرارت در طول لوله و مقادیر گزارش‌شده در مرجع [133] به‌صورت تابعی از قطر و جزء حجمی نانو ذرات.
      • 4-3-7- نتایج
      • 4-3-7-1- توزیع میدان مغناطیسی در سامانه مورد بررسی
        • شکل (4-23) توزیع میدان مغناطیسی در مقطع سیستم مورد بررسی در حضور؛ a) آهنربای دائمی منفرد؛ (b حضور دو آهنربای دائمی؛ c) سیم حامل جریان الکتریکی.
      • 4-3-7-2- اثر شدت میدان مغناطیسی ناشی از یک آهنربای دائمی
        • شکل (4-24) اختلاط جانبی سیال در مقطع سطح لوله.
        • شکل (4-25) تأثیر میدان مغناطیسی ناشی از آهن‌ربای دائمی منفرد بر ایزوترم‌های بدون‌بعد در شدت‌های مغناطش مختلف: a) M = 0 A/m؛ b) M = 1×105A/m و c) M = 3×105 A/m در z/D = 150.
        • شکل (4-26) تأثیر میدان مغناطیسی آهن‌ربای دائمی منفرد بر توزیع سرعت بدون‌بعد در شدت‌های مغناطش مختلف.
        • شکل (4-27) تأثیر میدان مغناطیسی ناشی از آهن‌ربای دائمی منفرد بر عدد ناسلت در طول لوله در شدت‌های مغناطش مختلف.
      • 4-3-7-3- اثر شدت جریان الکتریکی گذرنده از سیم حامل جریان
        • شکل (4-28) تأثیر میدان مغناطیسی ناشی از سیم حامل جریان الکتریکی بر توزیع عدد ناسلت در طول لوله در شدت‌های جریان مختلف.
      • 4-3-7-4- اثر جزء حجمی نانوذرات در سیال
        • شکل (4-29) تأثیر جزء حجمی نانوسیال بر توزیع عدد ناسلت در طول لوله و در حضور آهن‌ربای دائمی.
      • 4-3-7-5- تأثیر عدد رینولدز جریان ورودی
        • شکل (4-30) تأثیر عدد رینولدز سیال ورودی بر توزیع عدد ناسلت در طول لوله و در حضور آهن‌ربای دائمی.
        • شکل (4-31) توزیع عدد ناسلت در طول لوله.
      • 4-3-8- نتیجه‌گیری
    • 4-4- اثر میدان یک‌سو بر جریان نانو سیال در داخل کانال با سطح مقطع دایره‌ای شکل نیمه‌پر شده با محیط متخلخل
      • 4-4-1- مقدمه
      • 4-4-2- تشریح هندسه مورد بررسی
        • شکل (4-32) شمایی از مساله مورد بررسی.
          • جدول (4-10) مقادیر مختلف پارامترهای در نظر گرفته شده در حل مساله.
      • 4-4-3- معادلات حاکم بر مسأله
        • (4-62)
        • (4-63)
        • (4-64)
        • (4-65)
        • (4-66)
        • (4-67)
        • (4-68)
        • (4-69)
        • (4-70)
        • (4-71)
        • (4-72)
        • (4-73)
        • (4-74)
        • (4-75)
        • (4-76)
        • (4-77)
        • (4-78)
        • (4-79)
        • (4-80)
        • (4-81)
        • (4-82)
        • (4-83)
        • (4-84)
        • (4-85)
        • (4-86)
        • (4-87)
        • (4-88)
        • (4-89)
        • (4-90)
        • (4-91)
        • (4-92)
      • 4-4-4- شرایط مرزی
        • (4-93) @ z=0,
        • (4-94) @ r=D/2: and
        • (4-95) @ z=L: P=0,
        • (4-96) @ r=0:
        • (4-97)
        • (4-98)
        • (4-99)
        • (4-100)
        • (4-101)
        • (4-102)
        • (4-103)
          • جدول (4-11) معادلات حاکم بر سیستم
      • 4-4-5- حل عددی
        • شکل (4-33) تغییرات دمای بدون‌بعد با شعاع لوله در اندازه مش‌های مختلف در خروجی کانال.
      • 4-4-6- اعتبار سنجی
        • (4-111)
        • (4-112)
        • (4-113)
        • (4-114)
        • (4-115)
        • شکل (4-34) مقایسه میدان مغناطیسی یک سیم‌لوله با طول محدود حاصل از نتایج آزمایشگاهی و حل تحلیلی [141] با نتایج حاصل از حل عددی معادلات در پژوهش حاضر: a) مؤلفه شعاعی میدان و b) مؤلفه محوری میدان.
        • شکل (4-35) مقایسه مقادیر به‌دست‌آمده در پژوهش حاضر برای عدد ناسلت متوسط و مقادیر آزمایشگاهی گزارش‌شده در مرجع [142] برای این مقدار به‌صورت تابعی از عدد رینولدز.
        • شکل (4-36) مقایسه مقادیر به‌دست‌آمده در پژوهش حاضر برای عدد ناسلت توسعه یافته و مقادیر گزارش‌شده در مرجع [143] برای این مقدار به‌صورت تابعی از عدد دارسی.
      • 4-4-7- نتایج
      • 4-4-7-1- توزیع میدان مغناطیسی
        • شکل (4-37) توزیع دانسیته شار مغناطیسی در سامانه: a) در غیاب محیط متخلخل b) با حضور محیط متخلخل.
      • 4-4-7-2- اثر شدت میدان مغناطیسی
        • شکل (4-38) نمودار سطحی و کانتورهای سرعت خطی محوری بدون‌بعد در مقادیر مختلف جریان‌های الکتریکی گذرنده از سیم‌لوله: a) 1 آمپر؛ (b 5 آمپر؛ c) 10 آمپر (برای تمام حالات Re=200).
        • شکل (4-39) سرعت محوری بر‌حسب شعاع بدون‌بعد در مقادیر مختلف شدت جریان الکتریکی در ارتفاع z=20cm .Re=200
        • شکل (4-40) نمودار سطحی دمای بدون‌بعد در مقادیر مختلف جریان‌های الکتریکی گذرنده از سیم‌لوله(a : 1 آمپر؛(b 5 آمپر و (c 10 آمپر (برای تمام حالات Re=200).
        • شکل (4-41) توزیع عدد ناسلت در طول لوله در شدت‌های جریان الکتریکی مختلف.
      • 4-4-7-3- اثر قطر سیم‌لوله
        • شکل (4-42) توزیع عدد ناسلت در طول لوله در قطرهای مختلف سیم‌لوله.
      • 4-4-7-4- تأثیر عدد رینولدز جریان ورودی
        • شکل (4-43) تأثیر عدد رینولدز سیال ورودی بر توزیع عدد ناسلت در طول لوله.
      • 4-4-8- نتیجه‌‌گیری
  • فصل 5: ساخت نانوذرات، تشریح سامانه آزمایشگاهی و مدل‌سازی
    • 5-1- مقدمه
    • 5-2- ساخت، اصلاح سطح و مشخصه‌یابی نانو‌ذرات
      • 5-2-1- مواد و دستگاه‌های موردنیاز
        • جدول (5-1) مواد اولیه‌ی موردنیاز برای فرآیند سنتز نانو ذرات
        • شکل (5-1) نمک فریک کلراید شش آبه.
        • شکل (5-2) دستگاه هم‌زن فراصوت (سونیکیتور) و محفظه آکوستیک مربوطه.
        • شکل (5-3) آهن‌ربای دائمی مورد استفاده در ساخت نانوذره.
      • 5-2-2- روش ساخت نانوذرات
        • شکل (5-4) نمای واقعی از مرحله تولید نانوذره.
        • شکل (5-5) خلاصه مراحل ساخت نانو ذرات اکسید آهن.
        • شکل (5-6) نمونه‌ای از سیال فرومغناطیس ساخته شده a) با حضور b) عدم حضور میدان مغناطیسی.
      • 5-2-3- آزمون‌ها
      • 5-2-3-1- آزمون تفرق نوری پویا (30F DLS)
        • شکل (5-7) توزیع اندازه‌ی ذرات.
      • 5-2-3-2- آزمون طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FT-IR31F )
        • شکل (5-8) نتیجه آزمون FT-IR نانوذرات بدون پوشش.
      • 5-2-3-3- آزمون پراش اشعه‌ی ایکس (XRD32F )
        • شکل (5-9) نتیجه آزمون XRD برای نانوذرات ساخته شده.
          • (5-1)
      • 5-2-3-4- آزمون مغناطیس سنجی لرزشی نمونه35F (VSM)
        • شکل (5-10) نتیجه آزمون اندازه‌گیری مغناطش نانوذرات.
    • 5-3- مطالعات تجربی
      • 5-3-1- توضیح دستگاه آزمایش
        • شکل (5-11) شمایی از دستگاه جهت یافتن ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی.
      • 5-3-1-1- لوله و اتصالات
        • شکل (5-12) نمونه‌ای از رابط‌های مورد استفاده.
      • 5-3-1-2- مخزن خوراک
        • شکل (5-13) مخزن خوراک.
      • 5-3-1-3- پمپ نانوسیال
        • شکل (5-14) تصویر پمپ مورد استفاده برای پمپاژ سیال مغناطیسی.
      • 5-3-1-4- قسمت اندازه‌گیری ضریب انتقال حرارت
        • شکل (5-15) مفهوم عمق رسوخ [147].
      • 5-3-1-5- قسمت المنت حرارتی جهت اعمال شار حرارتی ثابت
        • شکل (5-16) نمونه المنت حرارتیِ روکش‌دار مورد استفاده.
        • شکل (5-17) لوله مسی به همراه المنت حرارتی و لایه عایق.
      • 5-3-1-6- محیط متخلخل
        • شکل (5-18) گوی‌های تشکیل‌دهنده بستر متخلخل.
      • 5-3-1-7- تجهیزات اندازه‌گیری دما
        • شکل (5-19) حس‌گرهای Pt100 مورد استفاده.
        • شکل (5-20) روکش پلی‌یورتان دور حسگر دما.
        • شکل (5-21) a) کارت 4015 مبدل RTD به RS485 b) کارت 4561 مبدل RS485 به USB c) منبع تغذیه 24 ولت.
      • 5-3-1-8- بخش خنک‌کننده سیال مغناطیسی
        • شکل (5-22) نمونه‌ای از کندانسورهای مورد استفاده جهت خنک کردن نانو‌سیال.
        • شکل (5-23) تانک مورد استفاده جهت پمپاژ آب و جلوگیری از نوسانات دبی و دمای آب شهر ورودی.
      • 5-3-1-9- سامانه اعمال میدان مغناطیسی و سیم‌پیچ
        • شکل (5-24) هسته فریتی مورد استفاده.
        • شکل (5-25) هسته‌های مغناطیسی به‌کاررفته به‌عنوان مولد میدان مغناطیسی.
      • 5-3-1-10- منبع جریان الکتریکی
        • شکل (5-26) دستگاه اینورتر جهت ایجاد جریان الکتریکی.
        • شکل (5-27) منبع تغذیه با خروجی یکسو.
      • 5-3-1-11- دستگاه سنجش شدت میدان مغناطیسی (تسلامتر38F )
        • شکل (5-28) دستگاه سنجش میدان مغناطیسی به همراه حسگر.
      • 5-3-1-12- اندازه‌گیری فرکانس
        • شکل (5-29) دستگاه اسیلوسکوپ مورد استفاده.
      • 5-3-2- نتایج مطالعات تجربی
      • 5-3-2-1- روش محاسبه
        • (5-2)
        • (5-3)
        • (5-4)
        • (5-5)
        • (5-6)
        • (5-7)
        • (5-8)
      • 5-3-2-2- عدم قطعیت در کمیت‌های اندازه‌گیری شده
        • (5-9)
        • (5-10)
        • (5-11)
        • (5-12)
        • (5-13)
        • (5-14)
        • (5-15)
        • (5-16)
        • (5-17)
      • 5-3-3- نتایج آزمایشگاهی
      • 5-3-3-1- تکرارپذیری نتایج آزمایش
        • شکل (5-30) تکرارپذیری آزمایش با حضور میدان مغناطیسی با‌شدت G 600 و فرکانس Hz 25.
      • 5-3-3-2- اعتبار سنجی نتایج آزمایشگاهی
        • (5-18)
      • 5-3-3-3- اثر حضور محیط متخلخل در غیاب نانوذرات
        • شکل (5-31) مقایسه داده‌های حاصل از دستگاه آزمایشگاهی برای a) ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی و b) عدد ناسلت؛ با معادله ‏(5-18) در 500Re =.
        • شکل (5-31) مقایسه داده‌های حاصل از دستگاه آزمایشگاهی برای a) ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی و b) عدد ناسلت؛ با معادله ‏(5-18) در 500Re =.
        • شکل (5-32) مقایسه داده‌های حاصل از دستگاه آزمایشگاهی برای a) ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی و b) عدد ناسلت؛ با معادله ‏(5-18) در 1400Re =.
        • شکل (5-33) تأثیر محیط متخلخل بر توزیع ضریب انتقال حرارت موضعی در طول لوله برای سیال آب مقطر در 500Re =.
        • شکل (5-34) تأثیر محیط متخلخل بر توزیع ضریب انتقال حرارت موضعی در طول لوله برای سیال آب مقطر در 1400Re =.
      • 5-3-3-4- اثر غلظت نانوسیال مغناطیسی در حضور محیط متخلخل و در غیاب میدان مغناطیسی
        • شکل (5-35) تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی موضعی در طول لوله و در غلظت‌های مختلف نانوذره در500Re =.
        • شکل (5-36) تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی موضعی در طول لوله و در غلظت‌های مختلف نانوذره در1400Re =.
      • 5-3-3-5- اثر شدت میدان مغناطیسی ثابت در حضور محیط متخلخل
        • شکل (5-37) تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی موضعی در طول لوله و در شدت میدان‌های مختلف در 500Re = و %1( =.
        • شکل (5-38) تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی موضعی در طول لوله و در شدت میدان‌های مختلف در 1400Re= و %1( =.
      • 5-3-3-6- اثر فرکانس میدان مغناطیسی متناوب در حضور محیط متخلخل
        • شکل (5-39) تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی موضعی در طول لوله در فرکانس‌های مختلف در 500Re=، G 600 B= و %1(=..
        • شکل (5-40) تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی موضعی در طول لوله در فرکانس‌های مختلف در 1400Re=، G 600 B= و %1(=.
    • 5-4- نتایج عددی
      • 5-4-1- معادلات حاکم بر مسأله
        • (5-19)
        • (5-20)
      • 5-4-1-1- شرایط مرزی
        • (5-21)
      • 5-4-1-2- خواص فیزیکی
        • (5-22)
        • (5-23)
        • (5-24)
        • (5-25)
        • (5-26)
          • جدول (5-2) مقادیر ضرایب موجود در معادله ‏(5-26)
      • 5-4-2- حل عددی
        • شکل (5-41) نمایی از دامنه حل.
        • شکل (5-42) نمونه فضای حل شبکه‌بندی شده به همراه فضای پیرامونی آن.
        • شکل (5-43) توزیع میدان مغناطیسی در مقطع طولی کانال.
        • شکل (5-44) توزیع نیروی مغناطیسی در راستای محور مرکزی لوله.
      • 5-4-2-1- مقایسه نتایج تجربی با داده‌های حاصل از حل عددی
        • شکل (5-45) مقایسه داده‌های آزمایشگاهی تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی در Hz 0 = f،500Re=، G 600 B= و 1(=.
        • شکل (5-46) مقایسه داده‌های آزمایشگاهی تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی در Hz 50 = f،500Re=، G 600 B= و 1(=.
  • فصل 6: نتیجه‌گیری نهایی
    • 6-1- نتیجه‌گیری
      • 6-1-1- مطالعات تئوری
      • 6-1-2- مطالعات آزمایشگاهی
    • 6-2- نوآوری تحقیق
    • 6-3- پیشنهاد‌ها برای پژوهش‌های آتی
  • منابع و مراجع
...see more