بررسی آزمایشگاهی اثر دبی و غلظت نانوسیال گرافن-آب و یافتن شرایط مطلوب به کمک روش تاگوچی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در این مقاله به کمک فعال‌کننده سطحی سدیم دودسیل سولفات، نانوصفحه‌های گرافن ‌در سیال پایه آب پایدار گردید. نانوسیال‌ تهیه شده در غلظت‌های wt.% 145/0 -01/0 در تبادل‌گر گرمایی صفحه‌ای واشردار ‌در مجاورت سیال سرد (آب دیونیزه) قرار گرفت. تمام آزمایش‌ها برای جریان آرام در گستره اعداد رینولدز 1500-500 انجام گردید. اثر تغییر دبی و غلظت نانوسیال بر ضریب کلی انتقال حرارت و افت فشار بررسی شد. مشخص شد که بیشتر شدن غلظت، باعث بیشتر شدن هم‌زمان هردو عامل می‌گردد، درنتیجه کارایی تبادل‌گر گرمایی و راندمان حرارتی نانوسیال نیز مورد آنالیز قرار گرفت.‌ مشخص گردید که بیشتر شدن غلظت باعث بیشتر شدن راندمان حرارتی نانوسیال و کارایی تبادل‌گر گرمایی می‌شود. ‌بیشترین راندمان حرارتی (% 89) ‌و کارایی (244/1) در دبی حداقل ( lpm2) و غلظت حداکثر (wt.% 145/0) اتفاق می‌افتد. برای یافتن شرایط مطلوب (راندمان حرارتی بالاتر)، به کمک روش تاگوچی، آزمایش‌ها آنالیز گردید و ‌صحت آزمایش‌ها تایید شد. همچنین مشخص شد که کم شدن دبی (% 56/98) اثر بیشتری بر نتایج راندمان حرارتی نسبت به‌ بیشتر شدن درصد وزنی (% 404/0) دارد. میزان درصد خطا نیز % 018/0 به دست آمد که دقت نتایج را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of The Effect of Flow Rate and Concentration of Graphene-Water Nanofluid and Finding the Optimal Conditions Using Taguchi Method

نویسندگان [English]

  • omid ramezani azghandi
  • Mohammad Javad Maghrebi
  • alireza teymourtash
Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

In this paper, by sodium dodecyl sulfate as a surfactant, graphene nanoplate (GNP) was stabilized in a water-based fluid. The prepared nanofluid in concentrations of 0.01% -0.145% wt. was placed in a gasket plate heat exchanger in the presence of cold fluid (deionized water). All experiments were performed for laminar flow in the range of Reynolds numbers of 500-1500. The nanofluid was investigated on the overall coefficient of heat transfer and pressure drop. The concentration increase causes both to increase at the same time. As a result, heat exchange efficiency and thermal effectiveness of the nanofluid were also analyzed. The highest thermal effectiveness (89%) and efficiency (1.244) occur at a minimum flow rate (2 lpm) and maximum concentration (0.145% wt.) Taguchi method was used to find the optimal conditions (higher thermal effectiveness) and confirming the validity of the experiments. It was also found that the decrease in flow rate (98.56%) has a greater effect on the results of thermal effectiveness than the increase in concentration (0.404%). The error rate was 0.018%, which shows the accuracy of the results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene nanoplate
  • Surfactant
  • Concentrations
  • Thermal effectiveness