افزایش بازده دستگاه‌های خنک‌کننده کابردی در صنایع با نانوذرات

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، مهدی شنبدی، محقق دانشگاه فردوسی مشهد و مجری طرح اظهار کرد: «یکی از ابزارهای پرکاربرد در صنعت، دستگاه‌های خنک کننده است. در این میان، لوله‌های حرارتی دوفازی، در صنایع و حتی ساخت سدهای مصنوعی و پدیده‌های زیست محیطی کاربرد وسیعی دارند».

وی در توضیح ضرورت انجام این پژوهش بیان کرد: «امروزه صرفه‌جویی در بخش انرژی، اصلی‌ترین نگرانی صنایع مختلف است. لذا هدف از این کار، صرفاً در بهینه سازی مصرف انرژی در لوله‌های حرارتی دوفازی خلاصه شد. برای میسر شدن این موضوع، سیالی جدید با بازده انتقال حرارت بالا سنتز شده است. این سیال دارای پایه‌ای از خانواده نانوساختارهای کربنی (گرافن چند لایه) است».

وی تصریح کرد: «افزایش بازده لوله‌ حرارتی به معنای افزایش توان استخراج گرما (انتقال حرارت) از منابع گرما مانند راکتورهای شیمیایی و یا حتی CPU‌های کامپیوتر با کانال‌هایی در اندازه‌ میکرو است. در این طرح سیال همگن حاوی گرافن چند لایه به روش مایکروویو سنتز و به خدمت گرفته شده است».

به گفته‌ شنبدی، افزایش توان انتقال حرارت می‌تواند منجر به کاهش قیمت لوله‌های حرارتی دو فازی یا کاهش تعداد آن شود. از طرفی می‌توان سیکل حرارتی را در دمای پایین‌تر اجرایی کرد که طبعاً کاهش مصرف انرژی را به دنبال خواهد داشت.

وی در ادامه افزود: «بعد از سنتز گرافن‌های چند لایه‌ای آب دوست، ما توانستیم روشی به مراتب ساده و تک مرحله‌ای را به کار ببریم که جزییات کلی روش به زودی منتشر می‌شود. بسیاری از روش‌های متداول تهیه سیال‌های همگن، مانند اختلاط و حرارتی- برگشتی بسیار زمان‌بر و پرهزینه است».

محقق طرح خاطرنشان کرد: «ضریب انتقال حرارت آب و بسیاری از سیالات مادر در صنایع بسیار پایین است. با توجه به بررسی‌های صورت گرفته توسط این گروه، گرافن چند لایه دارای ضریب انتقال حرارت بسیار بالایی است و تلفیق آن با آب می‌تواند ضعف آب در انتقال حرارت را تا حد زیادی جبران کند. متأسفانه مشکل استفاده از گرافن عدم تمایل آن به پراکندگی همگن در محیط‌های آبی است. راه حل‌های ارائه شده تا کنون بسیار زمانبر و گران بودند. در این طرح به کمک روش مایکروویو، گوشه‌های گرافن با عامل‌های آب دوست تلفیق شده و نهایتاً سیالی به مراتب همگن تولید شده که حتی در غلظت‌های وزنی پایین عملکرد فوق‌العاده‌ای را در انتقال حرارت داشته‌اند».

نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری مهدی شنبدی، دانشجوی دکترای مهندسی شیمی دانشگاه فردوسی مشهد، احمد امیری و پروفسور گودرز احمدی، رئیس دانشکده هوا و فضا و مکانیک دانشگاه کلارسون آمریکا بوده است، در مجله‌ Energy Conversion and Management انتشار یافته است.