د- مدل‌های مبتنی بر لایه‌بندی مایع

مدل‌های تئوریک زیادی وجود دارند که اثر لایه­ای شدن مایع در اطراف نانوذرات را موردتوجه قرار می­ دهند. یکی از این مدل­ها توسط لی و همکاران^[۸۰] [۳۷] ارائه شد. این مدل تأثیر حرکت براونی، لایه­ای شدن مایع در اطراف نانوذرات و همچنین خوشه­ای شدن، هر سه را موردتوجه قرار می­دهد. تأثیر دما بر اندازه متوسط خوشه ­ها، حرکت براونی و هدایت گرمایی نانوذرات در نظر گرفته‌شده است. ضریب هدایت گرمایی نانوذرات با بهره گرفتن از تعریف زیر محاسبه می‌شود. [۳۸].

(۱-۴۵)

که k_b ضریب هدایت گرمایی توده مواد و r*= است و نیز از رابطه زیر محاسبه می‌شود. [۳۸].

(۱-۴۶)

که a ثابت کریستال جامد، ثابت گرونیزن^[۸۱]، T دما (کلوین) و T_m دمای نقطه ذوب است. ضخامت نانولایه اطراف نانوذرات از رابطه زیر تعیین می‌شود،

(۱-۴۷)

_f و _f به ترتیب وزن ملکولی و چگالی سیال پایه و N_A ثابت آووگادرو و برابر با ۶٫۰۲۳×۱۰^۲۳ است. فرض می­ شود که ضریب هدایت گرمایی نانولایه با ضریب هدایت گرمایی نانوذرات برابر است. در نتیجه نسبت حجمی ذرات بر طبق رابطه زیر اصلاح می‌شود.

(۱-۴۸)

که r_p شعاع ذره است. تعریف ارائه‌شده بالا در معادله مدل ژوان و همکاران [۳۵] جایگزین می‌شود،

(۱-۴۹)

هنگامی‌که مدل‌های تئوریک بر اساس شکل­ گیری نانولایه در اطراف نانوذرات موردتوجه قرار می‌گیرند، مشاهده می‌شود که مهم‌ترین چالش یافتن ضریب هدایت گرمایی و ضخامت نانولایه است. بنابراین، مطالعات آتی باید بر رفع این مشکل متمرکز شوند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱-۶-۵ فناوری نانو

کاربرد وسیع انتقال حرارت در صنایع گوناگون سبب شده است که افزایش راندمان دستگاه­های گرمایی در اولویت طراحان واحد­های صنعتی قرار گیرد. تلاش­ های زیاد محققان در سال­های گذشته جهت افزایش انتقال حرارت به ابداع روش­های مختلف در این راستا منجر شده است. افزایش راندمان و بهبود عملکرد دستگاه­های گرمایی از یک‌سو سبب صرفه‌جویی در انرژی شده و از طرف دیگر می ­تواند کوچک شدن ابعاد دستگاه را به دنبال داشته باشد. متاسفانه بسیاری از روش­های مذکور با ازدیاد سطح در واحد حجم دستگاه امکان‌پذیر است که این مسئله سبب افزایش افت فشار می­ شود و با توجه به نیاز به پمپ قوی­تر هزینه لازم جهت انتقال سیال بیشتر می­ شود.
نانوتکنولوژی فعالیت در دنیایی با مقیاس نانومتر است. یکی از زمینه ­های فعالیت این فناوری جدید تولید ذرات با ابعاد نانومتر (نانوذرات^[۸۲]) است. بنا بر برخی تعاریف ابعاد نانوذره در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. نانوذرات انواع فلزی، ‌اکسیدهای فلزی، عایق­ها و نیمه­هادی­ها و نانوذرات ترکیبی نظیر ساختارهای هسته لایه را در بر می­گیرند. باید خاطرنشان ساخت که نانولوله­های کربنی را نیز از اعضاء ‌این خانواده می­توان به شمار آورد. نانوذرات دارای خواص منحصربه‌فردی هستند که آن‌ها را از مواد توده­ای با ابعاد معمولی و بزرگ متمایز می‌سازد. این خواص منحصربه‌فرد موجب پیدایش پتانسیل­های فراوانی برای کاربرد این مواد شده است. از دامنه­های کاربرد آن‌ها به سیستم­های بیولوژیکی، پزشکی،‌ توزیع دارو در بدن، کاتالیست، سرامیک، الکترونیک و مغناطیس و محیط‌زیست و انرژی می­توان اشاره کرد. نانوسیال که از مخلوط کردن نانوذرات در یک سیال پایه حاصل می‌شود، ازجمله کاربردهای مهم نانوذرات است.