امتیاز موضوع:
  • 44 رأی - میانگین امتیازات: 2.77
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
نانو سیالات
#1
شاید یه مقداری نوشته ها بد باشه به بزرگواری خودتون ببخشید
نانوسيالات و کاميون هاي پيشرفته :


به علت نياز به موتورهاييبا نيروي بيشتر، توليد کنندگان
کاميون دائماً در جستجوي راه‌هايي براي گسترش طرح‌هاي آيروديناميک در وسايل نقليه‌شان
هستند. ازجمله تلاش‌ها در اين زمينه معطوف به کاهش مقدار انرژي موردنياز جهت مقابله
با مقاومت‌هاي بالا مي‌باشد. در يک کاميون سنگين معمولي، با سرعت 110 کيلومتر در
ساعت، در حدود 65 درصد کل بازده موتور، صرف غلبه بر کشش‌هاي آيروديناميک
مي‌شود که يکي از دلايل بزرگ اين امرمقاومت هوا مي‌باشد.


در سيستم‌هاي خنک کننده، با توجه به نوع سيال
مورد استفاده رادياتورهاي متفاوتي مورد نياز است. جهت انتقال
حرارت از موتور به رادياتور و درنهايت آزاد شدن اين حرارت به محيط اطراف، به کارگيري
سيالات با ظرفيت‌هاي گرمايي بالا ضروري مي‌باشد.


اين سيالات قادرند بدون افزايش دماي خودشان حرارت را جذب
وسپس آن را بسيار آهسته و بدون نياز به مقدار سيال بيشتر به محيط اطراف منتقل نمايندکه
اين انتقال آهستۀ گرما به محيط، موجب بزرگي اندازۀ رادياتورهاي وسايل نقليه معمولي
مي‌شود.


اگر سرعت انتقال حرارت توسط سيالات به‌گونه‌اي افزايش يابد،طراحي
رادياتورها آسان و مؤثرتر شده و مي‌توان آنها را کوچکتر ساخت. همچنين اندازۀپمپ‌‌هاي
خنک کنندۀ وسايل نقليه مي‌تواند کاهش يابد. موتورهاي کاميون‌ها نيزمي‌توانند به علت
کارکردن تحت دماهاي بالاتر نيروي بيشتري توليد نمايند. افزايش هدايت گرمايي خنک‌کننده‌ها
نيز مي‌تواند ايده‌اي مناسب براي توليد پيل‌هاي سوختي پيشرفته و وسايل نقليۀ دوگانه
سوز/الکتريکي باشد.


محققان آزمايشگاه آرگون در حال پيدا کردن روشي براي افزايش
زياد هدايت گرمايي خنک کننده‌ها در موتورهاي معمولي بدون بروزتأثيراتي مغاير با ظرفيت‌هاي
گرمايي آنها هستند.



بخش انرژي آزمايشگاه آرگون به طور مشترک با کمپاني Valvo Line، در حال کار در زمينۀ
توسعۀ خنک‌کننده‌هاي نانوسيالي و روغن‌هاي روان‌ساز براي موتورهاي کاميون مي‌باشد.


محققان آرگون هم‌اکنون از يک روش يک مرحله‌اي براي توليدنانوسيالات
بر مبناي نانوذرات فلزي و يکروش دومرحله‌اي براي توليد نانوسيالات بر مبناي نانوذرات
اکسيدي، استفاده مي‌کنندکه هر دو شيوه، روش‌هاي نسبتاَ آسان و اقتصادي براي توليد نانوسيالات
هستند.


هم‌اکنون محققان آرگون در حال بررسي تأثير دوده در روغن
موتور مي‌باشند. ميزان دوده در روغن موتور گاهي اوقات بيشتر از حد انتظار است. با وجود
اينکه ذرات دوده به کوچکي ذرات نانومتري موجود در نانوسيالات نيستند، محققان دريافتند
تجمع آنها درروغن موتور منجر به افزايش 15 درصدي در هدايت گرمايي روغن موتور مي‌شود.


بر اساس اين يافته‌ها محققان حسگري توليد نمودند که با
اندازه‌گيري ميزان افزايش هدايت گرمايي ذرات دودۀ جمع شده در روغن موتور قادر به نشان‌دادن
نحوۀ عملکرد موتورمي‌باشد.


نانوسيالات فلزي و موتورهاي خنک‌کننده :


ويژگي‌هاي موتورهاي ديزلي از نظر محدوديت در واکنش‌ها و
راندمان کاربه سرعت در حال دگرگون شدن است. سيستم‌هاي خنک‌کننده بايد بتوانند تحت دماهاي
بالاتر کار کرده و مقاديربيشتري گرمابه محيط اطراف منتقل کنند. اندازۀ رادياتورهانيز
بايد کاهش يابد تا تجهيزات اضافي کاميون‌ها حذف شده ورفت‌و‌آمد با آنها ساده‌تر گردد.
به‌طور واقع‌بينانه، محصورکردن نيروي خنک‌کنندۀ بيشتر در فضاي کمتر، تنها با به کار
بردن فناوري‌‌هاي جديدي مانند نانوسيالات ممکن خواهدبود.


کاربرد ديگر اين مدل‌سازي‌ها، پيش‌بيني ميزان هدايت گرمايي
يک نانوسيال برمبناي غلظت، دماي عملياتي و اندازۀ نانوذرات پخش شده درسيال مي‌باشد.
از اين گذشته اين امکان وجود دارد که خواص نانولايه‌هايي که روي سطح نانوذرات معلق
تشکيل مي‌شوند، عاملي براي افزايش بيشتر هدايت گرمايي نانوسيالات مي باشد.


دو مکانيزم کليدي حرکت براوني ونانولايه‌ها، توأماً از
مهم‌ترين عوامل افزايش هدايتگرمايي سيالات انتقال دهندۀ گرما مي‌باشند.


محققان آزمايشگاه آرگون در حال بررسي خطرات احتمالي نانوسيالات
براي سيستم هاي رادياتورمي‌باشند. آنها موفق به ساخت وسيله‌اي شدند که قادر به اندازه‌گيري
و آزمايش تأثيرجريان‌هاي خنک کنندۀ متفاوت بر عملکرد يک رادياتور مي‌باشد.


تحقيقات آينده بيشتر بر روي جنس نانوذرات به کار‌‌رونده
در ساخت نانوسيالات از جمله ذرات آلومينيوم و نانوذرات اکسيد فلزي روکش شده متمرکز
خواهدشد.


تأثیر فناوری نانو بر ذرات و موادی که با این تکنولوژی
تولید میشوند به حدی است که میتوان این گونه مواد را نسبت به مواد مشابه در سایز ماکرو
مولکولی را مجزا دانست و خواص جدیدی برای آنها تعریف نمود. از جمله خواص تحت تأثیر
از فناوری نانو میتوان به خواص شیمی فیزیکی ذرات نانومتری و سیالت حاوی آنها اشاره
نمود که نسبت به مواد ماکرو مولکولی تفاوت‌های فراوانی دارند. مکانیزم هدایت در سیالات
در مقیاس ماکرو مولکولی بسیار پایین است چرا که ضریب انتقال حرارت هدایتی سیالات (K) نسبت
به جامدات بسیار پایین است. از طرف دیگر ذرات و جامدات ریز کریستالی ضریب هدایتی در
حدود 31 برابر هدایت سیالات را دارند به این ترتیب می توان ضریب هدایت سیالات را با
استفاده از ذرات سوسپانس شده در آنها تا حدود زیادی افزایش داد. این ذرات اکسیدهای
فلزی از جنس
(Al2O3,Cu,CuO) میتوانند باشند یا میتوان به جای آنها
از نانو لوله‌های کربنی معلق در سیال استفاده نمود. استفاده از نانو ذرات در سیالات
باعث افزایش ضریب انتقال حرارت شده و به تبع آن افزایش انتقال حرارت و کاهش هزینه‌های
تولید و عملیاتی
(C.P.C و O.P) میشود افزایش انتقلا حرارت
باعث افزایش بازده میشود. بنابراین توان مورد نیاز پمپ و سطح انتقال حرارت کاهش مییابد
که این به نوبه خود باعث کاهش هزینه های ثابت (F.C.I) میشود. همچنین افزایش بازده
باعث کنترل هرچه بهتر حرارت انتقلا یافته میشود که اثرات سوء انرژی بر محیط را کاهش
میدهد.


سیستم‌های خنک کننده، یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های کارخانه‌ها
و صنایع و هر جایی است که به نوعی با انتقال گرما روبه‌رو می‌‌‌‌‌‌‌باشد. در این شرایط
استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده پیشرفته و بهینه، کاری اجتناب‌ناپذیر است. بهینه‌سازی
سیستم‌های انتقال حرارت موجود، در اکثر مواقع به وسیله افزایش سطح آنها صورت می‌گیرد
که همواره باعث افزایش حجم و اندازه این دستگاه‌ها می‌شود؛ لذا برای غلبه‌ بر این مشکل،
به خنک کننده‌های جدید و مؤثر نیاز است و نانو سیالات به عنوان راهکاری جدید در این
زمینه مطرح شده‌اند . نانوسیالات به علت افزایش قابل توجه خواص حرارتی، 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 نانولوله‌های کربنی در اتیلن گلیکول یا روغن به ترتیب
افزایش ۴۰
و ۱۵۰
درصدی در هدایت حرارتی این سیالات ایجاد می‌کند؛ در حالی
که برای رسیدن به چنین افزایشی در سوسپانسیون‌های معمولی، به غلظت‌های بالاتر از ده
درصد از ذرات احتیاج است . البته از سوسپانسیون نانوذرات فلزی، در دیگر زمینه‌ها از
جمله صنایع دارویی و درمان سرطان نیز استفاده شده است .


خواص استثنایی نانوسیالات شامل هدایت حرارتی بیشتر نسبت
به سوسپانسیون‌های معمولی، رابطه غیرخطی بین هدایت و غلظت مواد جامد و بستگی شدید هدایت
به دما است . خواص استثنایی، به همراه پایداری، روش تهیه نسبتاً آسان و ویسکوزیته قابل
قبول باعث شده تا نانوسیالات به عنوان یکی از مناسب‌ترین و قوی‌ترین انتخاب‌ها در زمینه
سیالات خنک کننده مطرح شوند . مقدار کمی (حدود یک درصد حجمی) از نانوذرات مس یا نانولوله‌های
کربنی در اتیلن گلیکول یا روغن به ترتیب افزایش ۴۰ و
۱۵۰ درصدی
در هدایت حرارتی این سیالات ایجاد می‌کند.


نانوسيالات به علت افزايش قابل توجه خواص حرارتي، توجه
بسياري از دانشمندان را درسال‌هاي اخير به خود جلب کرده است، به عنوان مثال مقدار
کمي (حدود يک درصد حجمي) ازنانوذرات مس يا نانولوله‌هاي کربني در اتيلن گليکول يا
روغن به ترتيب افزايش 40 و 150درصدي در هدايت حرارتي اين سيالات ايجاد مي‌کند؛ در
حالي که براي رسيدن به چنينافزايشي در سوسپانسيون‌هاي معمولي، به غلظت‌هاي بالاتر
از ده درصد از ذرات احتياجاست.


خواص استثنايي نانوسيالات شامل هدايت حرارتي بيشتر
نسبت به سوسپانسيون‌هاي معمولي،رابطه غيرخطي بين هدايت وغلظت مواد جامد و بستگي
شديد هدايت به دما است. اين خواصاستثنايي، به همراه پايداري، روش تهيه نسبتاً آسان
و ويسکوزيته یا گرانروی قابلقبول باعث شده تا اين سيالات به عنوان يکي از مناسب‌ترين
و قوي‌ترين انتخاب‌ها درزمينه سيالات خنک کننده مطرح شوند. بيشترين تحقيقات روي
هدايت حرارتي نانوسيالات،در زمينه سيالات حاوي نانوذرات اکسيد فلزي انجام شده است
یکی از اين پژوهش هاافزايش 30 درصدي هدايت حرارتي را با اضافه کردن 3/4 درصد حجمي
آلومينا به آب نشانمی‌‌‌‌‌‌‌دهد. البته در يک پژوهش مشابه ديگر، محققان به افزايش
15 درصدي هدايتگرمایی را براي همين نوع نانوسيال با همين درصد حجمي دست یافتند که
مشخص شد تفاوتاين نتايج ناشي از تفاوت در اندازه نانوذرات به‌کار رفته در اين دو
تحقيق بوده است. قطر متوسط ذرات آلوميناي بکاررفته در آزمايش اول 13نانومتر و در
آزمايش دوم 33نانومتر بوده است.
پاسخ


پرش به انجمن:


کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان