بررسی تجربی تأثیر سطح شیاردار و میدان مغناطیسی بر جوشش استخری نانوسیال گاما-اکسیدآهن/ آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک/دانشگاه یزد/یزد/ایران

2 مهندسی مکانیک/دانشگاه یزد

3 صنعتی اصفهان/مهندسی مکانیک

چکیده

استفاده از نانوذرات، گسترش سطح گرمکن و اعمال میدان مغناطیسی از عوامل مؤثر بر انتقال حرارت جوشش است. در این مقاله، جوشش استخری آب دیونیزه و نانوسیال مغناطیسی گاما اکسیدآهن/ آب در فشار یک اتمسفربرروی سطح مسی صاف و شیاردار در حضور وعدم حضور میدان مغناطیسی به طور تجربی بررسی شده است. نتایج نشان داده که ضریب انتقال حرارت جوشش آب دیونیزه در سطح شیاردار دایره‌ای و مستطیلی افزایش و در مثلثی کاهش نسبتبه سطح صاف داشته است. ضریب انتقال حرارت جوشش نانوسیال در سطح شیاردار دایره‌ای24 درصدافزایش، در مستطیلی 8 و مثلثی 37 درصد کاهش نسبتبه سطح صاف داشته است. وجود گوشه‌ها و کاهش ترشوندگی در دیواره عمودی در شیار مستطیلی و مثلثی و سرخوردن حباب‌ها باعث افزایش مقاومت حرارتی نسبت به شیار دایره‌ای می‌شود. برای ایجاد میدان مغناطیسی از دو آهنربای تخت دائم در دو طرف مخزن جوشش استفاده شده است. با اعمال میدان مغناطیسی با گرادیان منفی، ضریب انتقال حرارت جوشش نانوسیال در شارهای پایین در سطح شیاردار دایره‌ای و مستطیلی افزایش و در مثلثی کاهش یافته است. نیروی مغناطیسی رو به باال باعث کاهش قطر حباب‌های تشکیل شده می‌شود، اما نوع شیار نیزبرنتیجه اثرگذار است

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Experimental Analyses of Grooved Surface and Magnetic Field Effects on γ-Fe2O3/water Nanofluid Pool Boiling

نویسندگان [English]

  • sanaz nasiri 1
  • Shahram Talebi 2
  • Mohammad Reza Salimpour 3
1 Mechanical Engineering/Yazd University/Yazd/Iran
2 Mechanical Engineering/Yazd University
3 Professor/Isfahan University of Technology
چکیده [English]

Use of nanoparticle, heater surface expansion and magnetic field applying are important and effective elements on boiling heat transfer. In this article, pool boiling of deionized water and γ-Fe2O3/water nanofluid have been analyzed on smooth and copper grooved surface at one atmosphere pressure in the presence and absence of magnetic field, experimentally. The result showed that the boiling heat transfer coefficient of deionized water has increased in circular and rectangular grooved surfaces and has decreased in triangular grooved surface toward the smooth surface. The boiling heat transfer coefficient of nanofluid has increased 24% in circular grooved surface and has decreased 8% and 37% in rectangular and 37% in triangular grooved surfaces. The corners existence and wettability reduction in vertical wall of rectangular and triangular grooves and the bubbles slipping cause thermal resistance increasing toward circle groove. Two flat constant magnets have been used in two sides of boiling reservoir for magnetic field creation. By applying magnetic field with negative gradient, the boiling heat transfer coefficient of nanofluid has enhanced in circular and rectangular grooved surfaces and has reduced in triangular grooved surface. The upward magnetic force causes the formed bubbles diameter decreasing, but groove type is effective on result, too.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pool boiling
  • magnetic nanofluid
  • grooved surface
  • heat transfer coefficient
  • magnetic field
[1] A.E. Bergles, Enhancement of pool boiling, International journal of refrigeration, 20(8) (1997) 545-551.
[2] S.U. Choi, J.A. Eastman, Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, Argonne National Lab., IL (United States), 1995.
[3] M. Shi, M. Shuai, Z. Chen, Q. Li, Y.-M. Xuan, Study on pool boiling heat transfer of nano-particle suspensions on plate surface, Journal of Enhanced Heat Transfer, 14(3) (2007).
[4] J. Tu, N. Dinh, T. Theofanous, An experimental study of nanofluid boiling heat transfer, in: Proceedings of 6th international symposium on heat transfer, Beijing, China, Beijing,china, 2004.
[5]   S. Vafaei, Nanofluid pool boiling heat transfer phenomenon, Powder Technology, 277 (2015) 181-192.
[6]   P. Vassallo, R. Kumar, S. D’Amico, Pool boiling heat transfer experiments in silica–water nano-fluids, International Journal of Heat and Mass Transfer, 47(2) (2004) 407-411.
[7] V. Umesh, B. Raja, A study on nucleate boiling heat transfer characteristics of pentane and CuO-pentane nanofluid on smooth and milled surfaces, Experimental Thermal and Fluid Science, 64 (2015) 23-29.
[8] A. Das, P. Das, P. Saha, Nucleate boiling of water from plain and structured surfaces, Experimental Thermal and Fluid Science, 31(8) (2007) 967-977.
[9] A. Das, P. Das, P. Saha, Performance of different structured surfaces in nucleate pool boiling, Applied Thermal Engineering, 29(17-18) (2009) 3643-3653.
S.K. Das, G.P. Narayan, A.K. Baby, Survey on nucleate pool boiling of nanofluids: the effect of particle size relative to roughness, Journal of Nanoparticle Research  10(7) (2008) 1099-1108.
 [11] R. Pastuszko, M. Piasecka, Pool boiling on surfaces with mini-fins and micro-cavities, in: Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 2012, pp. 012137.
[12] M. Dadjoo, N. Etesami, M.N. Esfahany, Influence of orientation and roughness of heater surface on critical heat flux and pool boiling heat transfer coefficient of nanofluid, Applied Thermal Engineering, 124 (2017) 353-361.
[13] J.H. Lee, T. Lee, Y.H. Jeong, Experimental study on the pool boiling CHF enhancement using magnetite- water nanofluids, International Journal of Heat and Mass Transfer, 55(9-10) (2012) 2656-2663.
[14] A. Abdollahi, M.R. Salimpour, N. Etesami, Experimental analysis of pool boiling heat transfer of ferrofluid on surfaces deposited with nanofluid,Modares Mechanical Engineering, 16(2) (2016)19-30.
[15] M. Sheikhbahai, M.N. Esfahany, N. Etesami, Experimental investigation of pool boiling of Fe3O4/ ethylene glycol–water nanofluid in electric field, International Journal of Thermal Sciences, 62 (2012) 149-153.
[16] L. Junhong, G. Jianming, L. Zhiwei, L. Hui, Experiments and mechanism analysis of pool boiling heat transfer enhancement with water-based magnetic fluid, Heat and mass transfer, 41(2) (2004) 170-175.
[17] M. Takahashi, A. Inoue, T. Kaneko, Pool boiling heat transfer of mercury in the presence of a strong magnetic field, Experimental thermal and fluid science, 8(1) (1994) 67-78.
[18] S. Wu, D. Zhu, X. Li, H. Li, J. Lei, Thermal energy storage behavior of Al2O3–H2O nanofluids, Thermochimica Acta, 483(1-2) (2009) 73-77.
[19]   Holman, Experimental methods for engineers, (2012) 63-72. D. Wen, Y. Ding, Experimental investigation into the pool boiling heat transfer of aqueous based γ-alumina nanofluids, Journal of Nanoparticle Research, 7(2-3) (2005) 265-274.