مبدل‌های حرارتی تجهیزاتی هستند که به‌منظور انتقال بهینه‌ حرارت از یک محیط به محیط دیگر به کار می‌روند. این تجهیزات، حرارت را بین دو یا چند جریان سیال منتقل می‌کنند.

محققان دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود در طرحی تحقیقاتی به سنتز چند نوع نانوسیال پرداخته و از آن‌ها به منظور بهبود عملکرد مبدل‌های حرارتی استفاده کرده‌اند.

بهبود عملکرد مبدل‌های حرارتی به کمک نانوسیالات

به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، مبدل‌های حرارتی تجهیزاتی هستند که به‌منظور انتقال بهینه‌ حرارت از یک محیط به محیط دیگر به کار می‌روند. این تجهیزات، حرارت را بین دو یا چند جریان سیال منتقل می‌کنند.

مبدل‌های حرارتی در صنایع مختلفی از جمله صنایع نیروگاهی، تهویه‌ مطبوع و صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. نقش اصلی در مبدل‌ها بر عهده‌ سیال جاری در آن‌هاست. بهینه‌سازی خواص انتقال حرارت این سیالات می‌تواند گامی مهم در جهت بهینه‌سازی عملکرد مبدل حرارتی و در نهایت افزایش بهره‌وری در صنایع شود.

مرتضی خوشوقت علی‌آبادی، مجری طرح گفت: امروزه، موضوع کاهش یا بهینه‌سازی مصرف انرژی با توجه به رو به اتمام بودن منابع سوخت‌های فسیلی بسیار حائز اهمیت است. بدین منظور، طراحان مبدل‌های حرارتی بر این باورند که می‌توان با اعمال تغییراتی هرچند کوچک، مصرف انرژی در این تجهیزات را به شکل قابل‌توجهی کاهش داد.

وی ادامه داد: در این راستا، بهبود عملکرد حرارتی-هیدرولیکی نانوسیالات فلزی به‌عنوان سیال مورد استفاده در مبدل‌های حرارتی با مسیر مارپیچ، هدف اصلی این پژوهش بوده است.

خوشوقت علی‌آبادی افزود: با بهبود عملکرد مبدل حرارتی، امکان کوچک‌سازی ابعاد و در نتیجه کاهش هزینه‌های تولید آن فراهم می‌آید. این موضوع منجر به کاهش در مصرف سوخت و حفاظت بهتر از محیط‌زیست خواهد شد.

وی در خصوص نانوذرات به‌کاررفته در این نانوسیالات افزود: در این مطالعه عملکرد سه نانوسیال فلزی مس/آب، آهن/آب و نقره/آب درون مبدل حرارتی همزن دار با مسیر جریان مارپیچی مورد مطالعه قرار گرفته و عملکرد آن‌ها با سیال آب مقایسه شده است؛ استفاده از این نانوذرات فلزی در آب موجب افزایش قابل‌توجه هدایت حرارتی و در نتیجه بهبود کارایی و بازدهی مبدل حرارتی شده است.

وی گفت: بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش‌ها، در شرایط کاری یکسان، نانوسیال مس/آب عملکرد حرارتی بهتری در مقایسه با نانوسیالات دیگر دارد. همچنین افزایش دور همزن موجب بهبود عملکرد مبدل حرارتی در زمان استفاده از نانوسیالات شده است.

به گفته این محقق، نتایج این طرح را می‌توان به لوله‌های غیرمستقیم موجود در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، تهویه‌ی مطبوع، خودروسازی و صنایع غذایی تعمیم داد.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مرتضی خوشوقت علی‌آبادی، مهندس امید سرتیپ زاده و دکتر مجید سلامی- اعضای هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود- مهندس مجید نوری دانشجوی کارشناسی ارشد این دانشگاه است.

نتایج این کار در مجله‌ Chemical Engineering Research and Design(جلد ۱۰۹، سال ۲۰۱۶، صفحات ۵۳ تا ۶۴) به چاپ رسیده است.

منبع: مهر