دانلود ترجمه مقاله بررسی کارآیی رادیاتور اتومبیل با خنک کننده های مبتنی بر نانوسیال – الزویر ۲۰۱۰

بررسی کارآیی رادیاتور اتومبیل با خنک کننده های مبتنی بر نانوسیال (نانوسیال یک خنک کننده در رادیاتور)

Performance investigation of an automotive car radiator operated with nanofluid-based coolants (nanofluid as a coolant in a radiator)

چکیده

۱- مقدمه

۲- نقش نانوسیالات در افزایش هدایت حرارتی

۳- نقش نانوسیالات در افزایش انتقال حرارت جابجایی اجباری و افت فشار مرتبط

۴- داده های ورودی و مشخصه های عملیاتی

۵- فرمول بندی ریاضی اتیلن گلیکول حاوی نانوسیالات مس در رادیاتور اتومبیل

۵-۱ محاسبات جانبی هوا

۵-۲ محاسبات جانبی نانوسیال

۵-۳ شرایط آزمایش

۶- نتایج و بحث

۶-۱ تاثیر کسر حجمی ذارت مس بر روی هدایت گرمایی یک رادیاتور اتومبیل

۶-۲ تاثیر عدد زینولدز بر روی عملکرد گرمایی یک رادیاتور

۶-۳ تاثیر عدد رینولدز خنک‌کننده بر روی عملکرد گرمایی یک رادیاتور

۶-۴ مقایسه افت فشار خنک کننده

۷- نتیجه‌گیری

چکیده

سال‌های زیادی است که به‌طور گسترده از آب و اتیلن گلیکول به‌عنوان خنک‌کننده‌های معمولی در رادیاتور اتومبیل‌ها استفاده می‌شود. این سیال‌های انتقال حرارت، هدایت حرارتی کمی دارند. با توسعه‌ی فناوری نانو، نوع جدیدی از سیالات انتقال حرارت تولید شد که به‌نام نانوسیالات شناخته می‌شوند، با توسعه و انجام تحقیقات مشاهده گردید که این سیالات در مقایسه با خنک‌کننده‌های معمولی، هدایت گرمایی بالاتری دارند. این مطالعه بر روی کاربرد اتیلن گلیکول حاوی نانوسیالات مس در سیستم خنک‌کننده‌ی اتومبیل متمرکز شده است. به منظور بررسی افزایش انتقال حرارت در رادیاتور یک اتومبیل براساس عمل کردن خنک‌کننده‌ها به‌عنوان نانوسیال، داده‌های ورودی مرتبط، خواص نانوسیال و روابط تجربی از منابع مختلف به‌دست آمده است. در این تحقیق، مشاهده شده است که ضریب انتقال حرارت کلی و نرخ انتقال حرارت در سیستم خنک‌کننده‌ی موتور با استفاده از نانوسیالات (اتیلن گلیکول به‌عنوان سیال پایه) در مقایسه با اتیلن گلیکول خالص (یعنی سیال پایه) افزایش پیدا کرده است. همچنین ملاحظه گردید که حدود ۸/۳% افزایش انتقال حرارت با اضافه کردن ۲% ذرات مس در سیال پایه برای عدد رینولدز ۶۰۰۰ و ۵۰۰۰ به ترتیب برای هوا و خنک‌کننده حاصل شده است. علاوه بر این، کاهش مساحت جانبی هوا تخمین زده شده است.

۷- نتیجه‌گیری
نتایج زیر از این مطالعه می‌تواند استخراج گردد:
الف) نرخ انتقال حرارت با افزایش غلظت نانوذرات (در محدوده‌ی صفر الی ۲%) افزایش می‌یابد. با اضافه کردن ۲% ذرات مس در عدد رینولدز ۶۰۰۰ و ۵۰۰۰ به ترتیب برای هوا و خنک‌کننده، انتقال حرارت نزدیک ۸/۳% بیشتر می‌شود.
ب) عملکرد گرمایی رادیاتور با استفاده از نانوسیال اتیلن‌گلیکول با اعداد رینولدز هوا و خنک‌کننده بیشتر می‌گردد. انتقال حرارت نزدیک ۷/۴۲% و ۲/۴۵% به ترتیب برای اتیلن‌گلیکول خالص و اتیلن‌گلیکول همراه با ۲% نانوذرات مس وقتی که عدد رینولدز هوا از ۴۰۰۰ به ۶۰۰۰ افزایش یابد، بیشتر می‌گردد. زمانی که عدد رینولدز خنک‌کننده از ۵۰۰۰ به ۷۰۰۰ برسد، انتقال حرارت فقط ۹/۰% و ۴/۰% به ترتیب برای اتیلن‌گلیکول خالص و اتیلن‌گلیکول همراه با ۲% نانوذرات مس زیادتر می‌شود.
ج) با اضافه کردن ۲% ذرات مس در عدد رینولدز ۶۰۰۰ و ۵۰۰۰ به ترتیب برای هوا و خنک‌کننده، مساحت جانبی هوا نزدیک ۷/۱۸% کاهش یافته است.
د) ایجاد یک قدرت پمپاژ ۱۳/۱۲% نیازمند آن است که رادیاتور از نانوسیال حاوی ۲% ذرات مس در نرخ جریان حجمی خنک‌کننده‌ی ۰٫۲ m3/s در مقایسه با همان رادیاتور که فقط از خنک‌کننده‌ی اتیلن‌گلیکول بهره می‌برد، استفاده کند.

Abstract

Water and ethylene glycol as conventional coolants have been widely used in an automotive car radiator for many years. These heat transfer fluids offer low thermal conductivity. With the advancement of nanotechnology, the new generation of heat transfer fluids called, “nanofluids” have been developed and researchers found that these fluids offer higher thermal conductivity compared to that of conventional coolants. This study focused on the application of ethylene glycol based copper nanofluids in an automotive cooling system. Relevant input data, nanofluid properties and empirical correlations were obtained from literatures to investigate the heat transfer enhancement of an automotive car radiator operated with nanofluid-based coolants. It was observed that, overall heat transfer coefficient and heat transfer rate in engine cooling system increased with the usage of nanofluids (with ethylene glycol the basefluid) compared to ethylene glycol (i.e. basefluid) alone. It is observed that, about 3.8% of heat transfer enhancement could be achieved with the addition of 2% copper particles in a basefluid at the Reynolds number of 6000 and 5000 for air and coolant respectively. In addition, the reduction of air frontal area was estimated.

۷- Conclusion

Following conclusions can be drawn from this study:

(a) Heat transfer rate is increased with increase in volume concentration of nanoparticles (ranging from 0% to 2%). About 3.8% heat transfer enhancement was achieved with addition of 2% copper particles at 6000 and 5000 Reynolds number for air and coolant respectively.

(b) Thermal performance of a radiator using nanofluid or ethylene glycol coolant is increased with air and coolant Reynolds number.About 42.7% and 45.2% heat transfer enhancement were observed for pure ethylene glycol and ethylene glycol with 2% of copper nanoparticles respectively when air Reynolds number was increased from 4000 to 6000. Only 0.9% and 0.4% heat transfer enhancement were observed for pure ethylene glycol and ethylene glycol with 2% copper nanoparticles respectively when coolant Reynolds number was increased from 5000 to 7000.

(c) Estimated 18.7% reduction of air frontal area is achieved by adding 2% copper nanoparticles at Reynolds number of 6000 and 5000 for air and coolant respectively.

(d) Additional 12.13% pumping power is needed for a radiator using nanofluid of 2% copper particles at 0.2 m3 /s coolant volumetric flow rate compared to that of the same radiator using only pure ethylene glycol coolant.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی کارآیی رادیاتور اتومبیل با خنک کننده های مبتنی بر نانوسیال (نانوسیال یک خنک کننده در رادیاتور)

Performance investigation of an automotive car radiator operated with nanofluid-based coolants (nanofluid as a coolant in a radiator)