تولید نانوسیالات گامی به‌سوی افزایش بهره‌وری و کاهش تلفات حرارتی
محققان دانشگاه سمنان موفق به تولید نانوسیال پایداری شدند که استفاده از آن در سیستم‌های گرمایش و سرمایش موجب افزایش بهره‌وری و کاهش تلفات حرارتی خواهد شد. این نانوسیال آزمایشگاهی در صنایعی نظیر صنعت نفت، گاز و پتروشیمی و همچنین صنایع خودروسازی کاربرد خواهد داشت.
به گزارش « نسیم آنلاین »، نانوسیالات که از تعلیق ذرات با ابعاد نانومتری در سیالات معمولی حاصل می‌شوند، نسل جدیدی از سیالات با کاربردهای فراوان هستند. اندازه‌ی ذرات مورد استفاده در نانوسیالات 1 تا 100 نانومتر است. این ذرات از جنس ذرات فلزی همچون مس، نقره و یا اکسید فلزاتی همچون آلومینیوم و مس هستند. تعلیق نانوذرات در سیالات معمولی سبب بهبود خواص انتقال حرارت و یا به عبارتی افزایش هدایت گرمایی سیالات می‌شود. سابقاً برای افزایش ضریب هدایت حرارتی سیالات به آن‌ها ذراتی با ابعاد میکرومتری افزوده می‌شد. این مسئله باعث می‌شود که مجرای عبور سیال به سرعت مسدود گردد. امروزه تعلیق پایدار و تولید نانوسیالات جدید و بهینه کردن خواص حرارتی آن‌ها یکی از شاخه‌های مهم علم مکانیک به شمار می‌رود .
دکتر محمد همت اسفه با بیان این مطلب که ارتقای عملکرد حرارتی مبدل‌های حرارتی و سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی یک موضوع مهم در افزایش سوددهی بسیاری از صنایع محسوب می‌گردد؛ هدف از انجام این طرح را تولید نانوسیال پایدار آب/ نقره و ارزیابی عملکرد آن و همچنین بهینه‌سازی پارامترهای مؤثر بر کارایی این نانوسیال عنوان نمود .
وی در رابطه با مهم‌ترین مزایای استفاده از نانوسیالات در سیستم‌های حرارتی افزود: «استفاده از نانوسیالات به دلیل هدایت حرارتی بالای آن‌ها موجب می‌شود سوخت یا برق کمتری جهت افزایش دمای سیال مورد نیاز باشد. این موضوع هم به لحاظ زیست‌محیطی و هم به لحاظ اقتصادی حائز اهمیت خواهد بود».
همت اسفه خاطرنشان کرد: «با افزودن و تعلیق نانوذرات می‌توان بدون تغییر در اندازه‌ی سطح انتقال حرارت، میزان حرارت منتقل شده را افزایش داد. این بدین معنی است که دیگر نیازی به افزایش سرعت سیال و افزایش سطح نیست که بالتبع کاهش هزینه را در پی خواهد داست. به علاوه، در طولانی مدت به دلیل وجود انتقال حرارت مطلوب با استفاده از سیال با حجم کمتر، اثرات مخرب سیال بر پمپ‌ها و دیواره‌ی مبدل‌ها کاهش می‌یابد. ازاین‌رو، اثرات جانبی سیال بر تجهیزات کاهش خواهد یافت».
در این تحقیق، نانوذرات فلزی نقره به کمک امواج فراصوت درون آب به صورت پایدار و بلند مدت تعلیق شده است. سپس حرکت این نانوسیال با غلظت پایین درون یک لوله با جریان متلاطم مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین تأثیر حضور و غلظت نانوذرات بر ضریب هدایت حرارتی، ویسکوزیته دینامیکی، ضریب انتقال حرارت و افت فشار بررسی شده است .
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمد همت اسفه، دکتر سیف‌الله سعدالدین و دکتر مجتبی بیگلری- اعضای هیأت علمی دانشگاه سمنان- و مهندس هادی رستمیان- دانشجوی مقطع دکترای این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی International Communications in Heat and Mass Transfer (جلد 74، سال 2016، صفحات 91 تا 97) به چاپ رسیده است.
