متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مکانیک تبدیل انرژی

عنوان : تاثیر انتقال حرارت نانو سیال بر روی تیغه توربین

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد ساری

 

دانشکده فنی و مهندسی گروه مکانیک

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد ((M.Sc))

رشته مکانیک تبدیل انرژی

 

عنوان:

تاثیر انتقال حرارت نانو سیال بر روی تیغه توربین

 

استاد راهنما:

آقای دکتر مهران خاکی

 

استاد مشاور :

آقای دکتر عباسی

زمستان 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

فهرست مطالب

عنوان…………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

فصل اول ……………………………………………………………………………………………………………………………………………1

1-1-معرفی نانو سیال……………………………………………………………………………………………………………………………1

1-2- تاریخچه نانو……………………………………………………………………………………………………………………………….3

1-3-عوامل مختلف بر خواص نانو سیالات……………………………………………………………………………………………..4

1-4-پارمترهای انتقال حرارت در نانو سیالات………………………………………………………………………………………….4

1-5-تهیه نانو سیالات…………………………………………………………………………………………………………………………..6

1-5-1روش دو مرحله ای ……………………………………………………………………………………………………………………6

1-5-2 روش تک مرحله ای …………………………………………………………………………………………………………………7

1-6-روش مدل سازی جریان نانو سیال …………………………………………………………………………………………………7

1-7-توربین ………………………………………………………………………………………………………………………………………..8

1-8- انواع توربین ……………………………………………………………………………………………………………………………….8

فصل 2 پیشینه …………………………………………………………………………………………………………………………………..10

2-1-پیشینه تحقیق ……………………………………………………………………………………………………………………………11

2-2-نگاهی به پیشینه انتقال حرارت در جریان پالسی ……………………………………………………………………………16

2-3- جریان نوسانی………………………………………………………………………………………………………………………….16

فصل 3 معادلات حاکم و فرم حجم کنترلی معادله……………………………………………………………………………..18

3-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………19

3-2- معادلات ناویر  استوکس …………………………………………………………………………………………………………..20

3-2-1 معادلات پیوستگی …….. …………………………………………………………………………………………………………21

3-2-2 معادله مومنتوم …….. ………………………………………………………………………………………………………………21

3-2-3 معادله انرژی …….. ………………………………………………………………………………………………………………..22

3-3- معادلات حاکم برای جریان آشفته …….. ……………………………………………………………………………………..23

3-3-1- روش آماری بررسی جریانات آشفته …….. ………………………………………………………………………………23

3-3-2- نوشتن معادلات حرکت در جریان آشفته …….. ………………………………………………………………………..24

3-3-3- معادله پیوستگی برای جریان آشفته …….. ………………………………………………………………………………..24

3-3-4- معادلات مومنتوم برای جریان آشفته …….. ………………………………………………………………………………25

3-4- مدلسازی جریان‌های آشفته …….. ………………………………………………………………………………………………25

3-4-1- مروری بر روش‌های RANS …….. ………………………………………………………………………………………..26

3-4-2- روابط اساسی حاکم بر ویسکوزیته ادی …….. ………………………………………………………………………….28

3-4-3- رابطه اساسی بوزینسک ویسکوزیته ادی…….. ………………………………………………………………………….30

3-5- مدل‌های دو معادله‌ای…….. ………………………………………………………………………………………………………..31

3-6- مدل k-ε استاندارد…….. ……………………………………………………………………………………………………………31

3-6- 1- ویژگی‌های مدل  استاندارد……………………………………………………………………………………………..34

3-7- مدل توربولانسی………………………………………………………………………………………………………………………35

3-8- توابع تعریف شده……………………………………………………………………………………………………………………..36

3-8-1- خواص ترموفیزیکی نانو سیال………………………………………………………………………………………………..36

3-8- 2-دانسیته………………………………………………………………………………………………………………………………..36

3-8-3- ظرفیت گرمایی ویژه……………………………………………………………………………………………………………..36

3-8-4- ضریب هدایت حرارتی………………………………………………………………………………………………………….37

3-8-5- لزجت دینامیکی……………………………………………………………………………………………………………………38

فصل 4 روش کار و شبکه محاسباتی. ………………………………………………………………………………………………40

4-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………..41

4-2- انواع شبکه بندی………………………………………………………………………………………………………………………41

4-2-1- شبکه با سازمان…………………………………………………………………………………………………………………….41

4-2-2- شبکه بی سازمان…………………………………………………………………………………………………………………..42

4-3- نسبت منظری…………………………………………………………………………………………………………………………..43

4-4- شرایط مرزی……………………………………………………………………………………………………………………………44

4-4-1-شرایط مرزی دیوار( شرط عدم لغزش)…………………………………………………………………………………….44

4-4-2-شرایط مرزی سرعت در ورودی میدان جریان……………………………………………………………………………45

4-4-3-شرایط مرزی فشار ثابت در خروجی میدان جریان……………………………………………………………………..45

4-5- هم گرایی و پایداری…………………………………………………………………………………………………………………46

4-5-1-تشخیص هم گرایی………………………………………………………………………………………………………………..46

4-6- تعریف مساله ………………………………………………………………………………………………………………………….49

4-7- فاصله بی بعد از صفحه……………………………………………………………………………………………………………..51

فصل 5 نتایج ………………………………………………………………………………………………………………………………….52

5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………..53

5-2- اعتبار سنجی…………………………………………………………………………………………………………………………….53

5-3-نانو سیال………………………………………………………………………………………………………………………………….55

5-3-1- تاثیر انتقال حرارت نانو سیال اکسید آلومینیوم با قطرهای مختلف………………………………………………..55

5-3-2- تاثیر انتقال حرارت نانو سیال اکسید آلومینیوم با کسرهای حجمی مختلف……………………………………66

منابع ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….74

 

 

چکیده:

در این پروژه به بررسی تأثیر نانو سیال در افزایش انتقال حرارت بر تیغه توربین پرداخته شده است ، در این روش از ایرفوئل ناکا 12 برای انجام آزمایش استفاده گردیده، که در شبیه‌سازی های انجام‌شده با نرم‌افزار انسیس سرعت را به‌صورت نوسانی در نظر گرفته و نانو سیال فرض شده اکسید آلومینیوم می‌باشد. فعالیت بر اساس تغییرات اندازه قطر نانوذره که به‌صورت nm 20، 40، 50، 70، 100 انجام گردیده و در مشاهدات انجام‌شده انتقال حرارت تا nm40 افزایش پیدا کرده است که نتیجه به قابل‌قبول نبودن افزایش قطر نانوذره می‌توان اشاره نمود. همچنین با انجام فعالیت در حوزه افزایش اندازه کسر حجمی با در نظر گرفتن قطر نانوذره با اندازه‌ی nm 50 و کسر حجمی های مختلف از قبیل 0.02 ، 0.03 0.04و 0.05 می‌باشد که در با افزایش کسر حجمی با شرایط مفروض، در نتایج به مشاهداتی از قبیل افزایش انتقال حرارت و در نتیجه ایجاد خنک کاری بهتر در تیغه رسید که می‌توان با افزایش پله به پله در کسر حجمی موجب افزایش انتقال حرارت گردد.

فصل اول

مقدمه

 

 

قرن بیست و یکم، قرن فناوری نانو مهم‌ترین دوران صنعت به شمار می رود. قرن نانو، قرن سلامتی، صرفه‌جویی و آرامش نامیده می‌شود. نانو نه یک ماده است نه یک جسم، فقط یک مقیاس است.کوچک شدن یک مقیاس، نانو یک میلیاردم متر است به‌اندازه‌ای کوچک که دیده نمی‌شود اما باتاثیری بسیار بزرگ در زندگی انسان.

سیستم های خنک‌کننده، یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های کارخانه‌ها و صنایعی مانند میکرو الکترونیک و هر مکانی است که به نوعی با انتقال گرما رو به رو می باشد که با پیشرفت فناوری در صنایع ی، که در مقیاس های زیر صد نانومتر عملیات های سریع و حجیم با سرعت های به سیال بالا اتفاق می‌افتد و استفاده از موتورهایی با توان و بار حرارتی بالا اهمیت بسزایی پیدا می‌کند، استفاده از سیستم های خنک‌کننده پیشرفته و بهینه، کاری اجتناب‌ناپذیر است. بهینه‌سازی سیستم های انتقال حرارت موجود، در اکثر مواقع به‌وسیله افزایش سطح آنها صورت می‌گیرد که همواره باعث افزایش حجم و اندازه این دستگاه‌ها می‌شود، لذا برای غلبه بر این مشکل به خنک‌کننده‌های جدید و موثر نیاز است و نانو سیالات[1]به‌عنوان راهکاری جدید در این زمینه مطرح شده‌اند .

 

در مقیاس نانو خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تک‌تک اتم‌ها، مولکول‌ها با خواص توده ماده متفاوت است، نانو ذرات در چنین مقیاس و مشخصه‌های منحصر به فردی موجب پیدایش دستاوردهای نوینی در علوم پزشکی و مهندسی می‌گردد.

1-1-   معرفی نانو سیال :

نانو سیالات که از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیالات معمولی حاصل می‌گردند، نسل جدیدی از سیالات با پتانسیل بسیار زیاد که در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اندازه ذرات مورد استفاده در نانو سیالات از ۱ نانومتر تا ۱۰۰ نانومتر هست. این ذرات از جنس ذرات فلزی همچون  (Cu)، نقره  (Silver)و یا اکسید فلزی همچون اکسید آلومینیوم (  اکسید مس  (CuO)و غیره هستند. سیالات متداولی که در زمینه انتقال حرارت استفاده می‌شوند ضریب هدایت حرارتی پایینی دارند. ذرات نانو به دلیل بالا بودن ضریب هدایتی‌شان با توزیع در سیال پایه باعث افزایش ضریب هدایت حرارتی سیال، که یکی از فشارسنج هواهای اساسی انتقال حرارت محسوب می‌شود، می‌گردند.

در تعریفی علمی که نانو سیالات متشکل از سوسپانسیونی[2]از نانو ذرات جامد یا فیبرها با اندازه کمتر از nm 100 در یک مایع پایه هست در واقع بخش خوب ذرات جامد در یک مایع عموماً به نام سوسپانسیون کلوئیدال شناخته می‌شوند. سیستم های کلوئیدال بسیار کاربرد دارند آنها در طبیعت در سلول های زنده دیده می‌شود همچنین در بسیاری از واکنش های شیمیایی حضور دارند در بسیاری از سیستم‌ها واسطه پایه آب بوده و ذرات به‌صورت ماکرو مولکول‌ها یا توده‌ای از مولکول‌ها می‌باشند کلوئیدها به خاطر خصوصیات رئولوژیکالشان بسیار مورد توجه می‌باشد آنها رفتار برشی[3] جالبی از خود بروز می‌دهند، بسته به‌سرعت برش، ضخامت و نازکی برشی می‌توان مشاهده کرد که نازکی به کاهش در وسیکوزیته موثر بر می‌گردد و ضخامت ناشی از افزایش در وسیکوزیته موثر می‌باشد.

به طور خلاصه نانوتکنولوژی به معنی انجام مهندسی مواد در ابعاد اتمی – مولکول و ساخت موادی با خواص کاملا” متفاوت در ابعاد نانو است. تعریف دیگر نانوتکنولوژی “با آرایش دادن ودستکاری اتم‌ها ساخت مواد مورد نظراست”.  نانومتر، (یک میلیاردم متر) به‌اندازه چیدن 5 الی10 اتم در کنار یکدیگر است، مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر تقریبا” 1000 اتم را شامل می‌شود. خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ماده تبدیل‌شده به ابعاد نانو نسبت به خواص آن در ابعاد ماکرویی کاملا” متفاوت است. نانو در مولکول‌های ماده انرژی بالایی را ایجاد می‌کند به همین دلیل معجزه‌آسا نامیده می‌گردد.

1-2-   تاریخچه نانو

اولین جرقه فناوری نانو  در سال 1959 زده شد [1] ( البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود). در این سال، “ریچارد فاینمن” طی یک سخنرانی با عنوان “فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد” ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به‌صورت مستقیم دست‌کاری کنیم. وی در آن زمان اظهار داشت: “اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی‌زنند.” او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته‌اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاس های کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آن‌ها را کوچک و کوچک‌تر کنیم. در واقع آن‌ها به مرزهای حقیقی‌شان در لبه‌های نامعلوم کوانتوم نزدیک خواهند بود، به‌طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم که بتوانیم کوچک‌ترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.

فاینمن در ذهن خود یک “دکتر در اندازه مولکولی” تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصر به فرد کوچکتر است و می تواند به بدن انسان تزریق گردد و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلول ها و یا انجام اعمال ترمیمی و به طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. در بحبوبه سال های صنعتی کلمه “بزرگ” از اهمیت ویژه ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه های مهندسی بزرگ و غیره؛ حتی کامپیوترها در دهه 1950 تمام طبقات ساختمان را اشغال می کردند؛ ولی از وقتی فاینمن، نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به سوی کوچک شدن در پیش گرفت.

واژه فناوری نانو، اولین بار توسط “نوریو تاینگوچی” استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبان‌ها جاری گردید [2] . او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آن‌ها در حد نانومتر می‌باشد، به‌کار گرفت. در سال 1986 این واژه توسط “کی اریک درکسلر” در کتابی تحت عنوان: “موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری  نانو” بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آن را در کتابی تحت عنوان “نانو سیستم‌ها ماشین های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آن‌ها” توسعه داد.هر چند آزمایش‌ها و تحقیقات پیرامون نانوتکنولوژی از ابتدای دهه 80 قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول‌آفرین، معجزه‌آسا و باورنکردنی نانوتکنولوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمام  کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به‌عنوان یکی از مهمترین اولویت های تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند.

1-3-  عوامل مختلف بر خواص نانو سیالات :

  • افزایش در صد حجمی نانو ذرات در نانو سیال آب و اکسید آلومینیوم و آب و اکسید مس باعث افزایش ضریب هدایتی نانو سیال می‌شود.
  • نانو سیال فلزی اتیلن گلیکول و مس با درصد حجمی نزدیک 0.6 درصد باعث افزایش 14 درصدی در ضریب هدایت حرارتی می‌شود.
  • شکل نانو ذرات هم در افزایش هدایت حرارتی تأثیرگذار است و معمولاً نانو ذرات استفاده‌شده به فرم کروی هستند ولی نانو ذرات استوانه‌ای هم وجود دارد.
  • دمای نانو سیال هم تأثیر بسیار مهمی روی خواص نانو سیال دارد . با افزایش دما ضریب هدایت حرارتی نانو سیال افزایش می‌یابد که این ناشی از حرکت براونی ( حرکت تصادفی اجزا جامد در سوسپانسیون ) نانو ذرات است .

تأثیر میزان اسیدی بودن نانو سیال بر ضریب هدایت حرارتی بر افزایش اسیدیته نانو سیال باعث افزایش هدایت حرارتی می‌گردد.

 

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

تعداد صفحه : 85

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --

پایان نامه ها

 

مطالب مشابه را هم ببینید

Categories: رشته مکانیک

Related Posts

رشته مکانیک

پایان نامه با موضوع:تحلیل آسیب پیشرو در اتصالات پینی مواد کامپوزیتی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک گرایش :طراحی کاربردی عنوان : تحلیل آسیب پیشرو در اتصالات پینی مواد کامپوزیتی  مطالب مشابه را هم ببینید دانلود پایان نامه : شبیه سازی عددی جریان Read more…

رشته مکانیک

دانلود پایان نامه:ارائه مدل حرارتی برای ساختمان پوشش سپر حرارتی تیغه توربین گازی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک گرایش :تبدیل انرژی عنوان : ارائه مدل حرارتی برای ساختمان پوشش سپر حرارتی تیغه توربین گازی مطالب مشابه را هم ببینید پایان نامه ارشد مهندسی مکانیک Read more…

رشته مکانیک

پایان نامه ارشد:مدل‌سازی عددی جریان سیال غیرنیوتونی قاعده توانی و تأثیر گام طولی و عرضی بر عملکرد مبدل حرارتی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک گرایش :تبدیل انرژی عنوان : مدل‌سازی عددی جریان سیال غیرنیوتونی قاعده توانی و تأثیر گام طولی و عرضی بر عملکرد مبدل حرارتی مطالب مشابه را هم Read more…