خلاصه: اختراع"دستگاه ثبت و تعيين پارامترهاي بحراني جوشش استخري نانو سيالات تحت شرايط " در زمينه فني: بخش ب: انجام عمليات مختلف؛ فناوري ساختارهاي ذره بيني ، نانو فناوري امروزه در محيط هاي انتقال حرارت در مراكز صنعتي ، سيالات معمولي نظير آب با توجه به گستردگي بازه هاي دمايي مورد استفاده و همچنين گسترش استفاده از ناحيه جوشش استخري در انواع مبدل ها ، تبخير كننده ها و غيره. انعطاف پذيري كمي دارند و نياز به استفاده از سيالات حامل انتقال حرارت جديد مي باشد . از جمله جديدترين سيالات مورد استفاده ، نانو سيالات مي باشند كه به منظور كاربرد آنها در محيط هاي انتقال حرارت صنعتي نياز به دانستن پارامترهاي انتقال حرارتي اين گونه سيالات مي باشد. در ايران دستگاهي كه بتواند اين پارامترها را در مورد نانو سيالات در اختيار قرار دهد، ساخته نشده است ، لذا ما بر آن شديم تا با ساخت اين دستگاه ، امكان بهره گيري از نانو سيالات را با استفاده از داده هاي اين دستگاه را فراهم بياوريم و موجب رشد و ارتقاء فعاليت هاي صنعتي از ديدگاه مباحث انتقال حرارتي شويم.

سيالات انتقال حرارت مرسوم نظير آب و اتيلن گلايكول كه به عنوان عامل خنك كننده در رادياتور اتومبيل ها بكار مي روند، داراي هدايت حرارتي نسبتا پاييني هستند. نانوسيال تكنولوژي جديدي است كه با افزودن مواد در ابعاد نانو به سيال پايه بدست مي آيد. اين گروه جديد از سيالات مي توانند به عنوان خنك كننده در رادياتور اتومبيل ها استفاده شوند. در اين مطالعه به بررسي تجربي نقش نانوسيال به عنوان سيال عامل خنك كننده رادياتور اتومبيل پرايد و تاثير پارامترهاي مختلف آن بر روي انتقال حرارت و افت فشار سيال داخل رادياتور پرداخته شده است. پس از طراحي و ساخت سيستم آزمايشگاهي مشابه سيستم خنك كننده اتومبيل، ابتدا آزمايشات را با مخلوط 60/40 اتيلن گليكول و آب انجام داده و با مقايسه نتايج تجربي بدست آمده با داده هاي تئوري حاصل از معادلات مربوطه، از صحت عملكرد دستگاه ساخته شده اطمينان حاصل شد. آزمايشات مربوط به نانوسيالات با دو نانوذره TiO2 و CuO در سيال پايه مخلوط 60/40 اتيلن گليكول و آب بصورت جداگانه انجام شدند و ضريب انتقال حرارت و افت فشار براي غلظت هاي مختلف هردو نانوسيال در شدت جريان هاي متفاوت محاسبه شدند. علاوه براين جهت بررسي اثر دماي ورودي، آزمايشات در 3دماي ورودي متفاوت به رادياتور انجام شد. نتايج آزمايشات نشان دادند كه كاربرد نانوذرات در سيال پايه رادياتور اتومبيل سبب افزايش ميزان انتقال حرارت و سردسازي بهتر رادياتور مي شود. اين در حالي است كه افت فشار سيال عبوري از رادياتور اندكي افزايش مي يابد. اما اثرات بهبود انتقال حرارت، مخصوصا در دبي هاي بالاي جريان، بسيار قابل توجه تر از افزايش افت فشار است.

اثر ميدان الكتريكي بر انتقال حرارت ترموسيفون مورد بحث مي باشد. در مطالعات پيشين معمولا از يك الكترود سيمي براي ايجاد ميدان در داخل سيستم ها استفاده مي شد. اما در داخل ترموسيفون به علت قطر كم آن، اين روش قابل انجام نيست. زيرا سيال عملگر، معمولا سيالي است (آب) كه تحت ميدان الكتريكي حالت رسانا پيدا مي كند و باعث تخليه الكتريكي مي شود. همچنين وقتي سيال تبخير و مجددا در داخل كندانسور چگالش شود، به علت تراكم اين قطرات در فضاي اندك، مجددا تخليه الكتريكي صورت مي گيرد. در اين طراحي اين مشكل سيستم بررسي شده و طرح جديدي اجرا شد. بدنه ي لوله به دو قسمت مجزا تقسيم شده و هر قسمت به عنوان يك الكترود به منبع حرارتي متصل گرديد. در اين دستگاه، اواپراتور و چگالنده به عنوان دو الكترود بودند كه بوسيله قسمت آدياباتيك از هم جدا شدند. به اين صورت ميدان ¬الكتريكي بين دو الكترود با فاصله مناسب برقرار شد. بررسي ها با استفاده از روابط زير مي¬باشد: بازده حرارتي: η=Qin/Qout =VI/(m ̇Cp (Tout-Tin ) ) مقاومت حرارتي: R=∆θ/Qin كه در آن: Qin حرارت ورودي، Qout حرارت خروجي، Vولتاژ، I جريان، m ̇ دبي جرمي آب سرد، Cp ظرفيت حرارتي آب سرد، To دماي خروجي آب سرد، Ti دماي ورودي آب سرد، Δθ اختلاف دماي سطح تبخيركننده و چگالنده

به دليل پايين بودن ميزان آب توليدي توسط آب شيرين‌كن‌هاي خورشيدي سيستم‌هاي مختلفي در كنار آن استفاده شده است تا مقدار آب توليدي افزايش يابد. در اين طرح در روشي نوين سعي شده است تا از تركيب سيستم صفحات متمركزكننده‌هاي سهموي خورشيدي قطبي و فرايند سيستم ترموسيفون جريان جوششي براي توليد آب آشاميدني استفاده كرد. نور خورشيد به ترنس پرنت و با عبور از آن به آب برخورد مي‌كند كه در اثر اين تابش دماي آب افزايش مي‌يابد. براي هر چه بيشتر كردن دماي اين آب و توليد آب آشاميدني بيشتر از فرآيند ترموسيفون جريان جوششي به همراه صفحات سهموي قطبي استفاده شده است. كاركرد اين سيستم بدينگونه است كه آب داخل مخزن با كمك وزن خود در لوله‌اي كه از مركز سهموي‌هاي متمركزكننده‌ي نور ميگذرد عبور مي‌كند كه در نتيجه‌ي آن دماي آب تا حد زيادي بالا مي‌رود و اين آب به داخل مخزن باز ميگردد و در نتيجه‌ي آن ميزان تبخير سطحي آب به مقدار زيادي افزايش يافته و همراه با آن مقدار آب آشاميدني توليد شده نيز افزايش مي‌يابد

از راه‌هاي خشك‌كردن ميوه‌ها و سبزيجات استفاده از خشك‌كن‌ خورشيدي مي‌باشد. در دستگاه فعلي كه هوشمند است از ميكروكنترلر با سنسورهاي دما و رطوبت، ابزوربر با پره‌ها در دو وجه با اتصال ابزوربرها بصورت قطبي به يكديگر براي جذب حداكثري نور خورشيد در طول روز، ترنس‌پرنت براي توليد توان الكتريكي و عبور نور به داخل اتاقك خشك‌كننده، پارافين آغشته به نانوذرات اكسيد مس براي بالابردن انتقال‌حرارت، اتاقك خشك‌كننده و فن براي جابجايي اجباري هوا استفاده شده است. در اين سيستم نور پس از عبور از شيشه به ابزوربر خورده و ابزوربر و پره‌هاي متصل به آن را داغ مي‌كند. پره‌هاي بالايي هواي عبوري را داغ و پره‌هاي پاييني پارافين را ذوب مي‌كنند. فن هواي داغ را به داخل اتاقك مي‌كشد كه باعث خشك شدن محتواي داخل سيني‌ها مي‌شود. بعد از غروب آفتاب نيز دستگاه با استفاده از انتقال حرارت از پارافين به ابزوربر و پره‌ها كار خود را ادامه مي‌دهد. شروع به كار فن نيز توسط سنسورهاي دما و رطوبت در داخل و بيرون اتاقك‌خشك‌كننده و ميكروكنترلر صادر مي‌شود تا محتواي سيني‌ها خشك بشود. استفاده از ترنس‌پرنت در سقف اتاقك نيز بصورت همزمان باعث توليد توان الكتريكي مورد نياز فن و تابش مستقيم نور به مواد داخل سيني مي‌شود