مطالعه رفتار رئولوژیکی نانوسیال هیبریدی آب – اتیلن گلیکول/نانوآلومینا-نانوگرافن در دماهای پایین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک و فلزشناسی، پژوهشکده فناوری و مهندسی، پژوهشگاه استاندارد دانشگاه تهران

2 گروه خوردگی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

نانوسیالات که از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیال پایه حاصل می‌‌شوند، نسل جدیدی از سیالات با پتانسیل بسیار بالا در کاردبرد‌های صنعتی هستند. در این پژوهش، تاثیر دما و غلظت نانوذرات متشکل از نانوذرات آلومینا و نانوصفحات گرافن بر رفتار رئولوژیکی سیال پایه متشکل از آب و اتیلن گلیکول مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین به میزان 2/0 درصد حجمی اولئیک اسید (OA) و 2/0درصد وزنی سدیم دودسیل سولفونات (SDS) به عنوان ماده فعال سطحی برای تثبیت و پراکندگی نانوذرات به سیال پایه اضافه شدند. کسرحجمی نانوذرات 05/0، 1/0، 5/0، 1، 5/1، 2 و 5/2 درصد حجمی و دماهای مورد آزمایش در بازه دمائی 293-263 کلوین انتخاب شد. بررسی مورفولوژی و ریزساختار نانوذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) انجام شد. تشخیص فازهای نانوذرات به وسیله آنالیز تفرق اشعه ایکس(XRD) انجام شد. همچنین مساحت ویژه و تخلخل نانوذرات از طریق آنالیز BET تعیین شد. ویسکوزیته نانوسیالات هیبریدی اندازه‌گیری و با سیال پایه مقایسه شد. نتایج نشان داد که خصوصیات رئولوژیکی نانوسیال هیبریدی آب – اتیلن گلیکول / نانو گرافن – نانو آلومینا خصوصاً در دماهای زیر صفر به شدت به دما و غلظت نانوذرات وابسته است. نتایج ویسکوزیته دینامیکی نشان داد که نمونه‌های نانوسیال هیبریدی با کسرهای حجمی جامد کمتر از 5/0% رفتار نیوتنی داشتند، در حالی که نمونه‌های با کسرهای حجمی جامد بالاتر رفتار غیر نیوتنی shear thinning را نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of rheological behavior of water-ethylene glycol /nano Al2O3 –nano graphene hybrid nanofluid at low temperatures

نویسندگان [English]

  • nasim nayebpashaee 1
  • Seyed Mohamad Mehdi Hadavi 2
1 Department of Metallurgy and Mechanical Engineering, Technology and Engineering Research Center, Standard Research Institute (SRI)
2 Corrosion Group, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

Nanofluids are a new generation of fluids with very high potential in industrial applications. In this study, the effect of temperature and concentration of nanoparticles consisting of Al2O3 nanoparticles and graphene nanoplates on the rheological behavior of the base fluid consisting of water and ethylene glycol was studied. Also, 0.2% vol. of oleic acid (OA) and 0.2% wt. of sodium dodecyl sulfonate (SDS) were added to the base fluid as a surfactant to stabilize and disperse the nanoparticles. The volume fraction of nanoparticles in this study was considered 0.05, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2 and 2.5% by volume and also to investigate the effect of temperature, the tested temperatures were selected in the temperature range of 263-293 K. The morphology and microstructure of the nanoparticles were investigated by SEM and TEM. Detection of phases in nanoparticles was performed by XRD analysis. Also, specific area and porosity of nanoparticles were determined by BET analysis. Dynamic viscosity of hybrid nanofluids was measured and compared with the base fluid. The results showed that the rheological properties of water-ethylene glycol/nano graphene-nano alumina hybrid nanofluid were highly dependent on temperature and nanoparticle concentration, especially at sub-zero temperatures. Dynamic viscosity results showed that hybrid nanofluid samples with solid volume fractions less than 0.5% Newtonian behavior, while samples with higher solid volume fractions showed non-Newtonian shear thinning behavior.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hybrid nanofluid
  • Ethylene Glycol
  • viscosity
  • Alumina Nanoparticles
  • Graphene Nanoplates