مروری بر تأثیرات نانو ذرات فلزی در انتقال حرارت نانو سیالات
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.
منبع : باشگاه مهندسان ایران
نانوسيالات و کاميون هاي پيشرفته
به علت نياز به موتورهاييبا نيروي بيشتر، توليد کنندگان کاميون دائماً در جستجوي راه‌هايي برايگسترش طرح‌هاي آيروديناميک در وسايل نقليه‌شان هستند. ازجمله تلاش‌ها در اين زمينه معطوفبه کاهش مقدار انرژي موردنياز جهت مقابله با مقاومت‌هاي بالا مي‌باشد. در يککاميونسنگين معمولي، با سرعت 110 کيلومتر در ساعت، در حدود 65 درصد کل بازدهموتور، صرف غلبه بر کشش‌هاي آيروديناميک مي‌شود که يکي از دلايل بزرگاين امرمقاومت هوا مي‌باشد.
در سيستم‌هاي خنک کننده، با توجه به نوعسيال مورد استفادهرادياتورهاي متفاوتي مورد نياز است. جهتانتقال حرارت از موتور به رادياتور و درنهايت آزاد شدناين حرارت به محيط اطراف، به کارگيري سيالات با ظرفيت‌هاي گرماييبالا 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 اطرافمنتقل نمايندکه اين انتقال آهستۀ گرما به محيط، موجببزرگي اندازۀ رادياتورهاي وسايل نقليهمعموليمي‌شود.
اگر سرعت انتقالحرارت توسط سيالات به‌گونه‌اي افزايش يابد،طراحيرادياتورها آسان و مؤثرتر شده و مي‌توان آنها را کوچکتر ساخت. همچنيناندازۀپمپ‌‌هاي خنک کنندۀ وسايل نقليه مي‌تواند کاهشيابد. موتورهاي کاميون‌ها نيزمي‌توانند به علت کارکردنتحت دماهاي بالاتر نيروي بيشتري توليد نمايند. افزايشهدايت گرمايي خنک‌کننده‌ها نيز مي‌تواند ايده‌اي مناسب براي توليدپيل‌هاي سوختيپيشرفته و وسايل نقليۀ دوگانه سوز/الکتريکيباشد.
محققان آزمايشگاهآرگون در حالپيدا کردن روشي براي افزايش زياد هدايتگرمايي خنک کننده‌ها در موتورهاي معموليبدون بروزتأثيراتي مغاير با ظرفيت‌هاي گرمايي آنها هستند.
بخش انرژي آزمايشگاهآرگونبه طور مشترک با کمپاني Valvo Line، در حال کار در زمينۀ توسعۀ خنک‌کننده‌هاينانوسيالي و روغن‌هاي روان‌ساز براي موتورهاي کاميونمي‌باشد.
محققانآرگونهم‌اکنون از يک روش يک مرحله‌اي براي توليدنانوسيالات بر مبناي نانوذرات فلزي و يکروش دومرحله‌ايبراي توليد نانوسيالات بر مبناي نانوذرات اکسيدي، استفاده مي‌کنندکه هر دو شيوه، روش‌هاي نسبتاَ آسان و اقتصادي براي توليد نانوسيالاتهستند.
هم‌اکنون محققانآرگون در حال بررسي تأثير دوده در روغن موتور مي‌باشند. ميزاندوده در روغن موتور گاهي اوقات بيشتر از حد انتظار است. با وجود اينکهذرات دوده بهکوچکي ذرات نانومتري موجود در نانوسيالاتنيستند، محققان دريافتند تجمع آنها درروغن موتور منجر بهافزايش 15 درصدي در هدايت گرمايي روغن موتور مي‌شود.
بر اساساينيافته‌ها محققان حسگري توليد نمودند که با اندازه‌گيري ميزان افزايشهدايتگرمايي ذرات دودۀ جمع شده در روغن موتور قادر بهنشان‌دادن نحوۀ عملکرد موتورمي‌باشد.
نانوسيالات فلزي و موتورهايخنک‌کننده :
ويژگي‌هايموتورهايديزلي 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 اضافيکاميون‌ها حذف شده ورفت‌و‌آمد با آنها ساده‌تر گردد. به‌طور واقع‌بينانه، محصورکردن نيروي خنک‌کنندۀ بيشتر در فضاي کمتر، تنها با به کار بردنفناوري‌‌هاي جديديمانند نانوسيالات ممکن خواهدبود.
کاربرد ديگر اينمدل‌سازي‌ها، پيش‌بيني ميزانهدايت گرمايي يک نانوسيال برمبناي غلظت، دماي عملياتي و اندازۀ نانوذرات پخش شدهدرسيال مي‌باشد. از اين گذشته اين امکان وجود دارد که خواص نانولايه‌هايي کهرويسطح نانوذرات معلق تشکيل مي‌شوند، عاملي براي افزايشبيشتر هدايت گرمايي نانوسيالاتمي باشد.
دو مکانيزم کليدي حرکت براوني ونانولايه‌ها، توأماً از مهم‌ترينعوامل افزايش هدايتگرمايي سيالات انتقال دهندۀ گرما مي‌باشند.
محققان آزمايشگاهآرگون در حال بررسي خطرات احتمالي نانوسيالات براي سيستم هاي رادياتورمي‌باشند. آنها موفق به ساختوسيله‌اي شدند که قادر به اندازه‌گيري و آزمايش تأثيرجريان‌هايخنک کنندۀ متفاوت بر عملکرد يک رادياتور مي‌باشد.
تحقيقات آينده بيشتر بر رويجنس نانوذرات به کار‌‌رونده در ساخت نانوسيالات از جمله ذرات آلومينيوم و نانوذراتاکسيد فلزي روکش شده متمرکز خواهدشد.
منبع : انجمن مهندسان مکانیک
