سيسمح بحث مهندسي الطاقة من جامعة جنوب الأورال الحكومية بتحسين نظام تشغيل المبادلات الحرارية باستخدام السوائل النانوية والمواد الإضافية النانوية بشكل صحيح. راجع العلماء نوعين من الموائع النانوية ، يمثلهما الهيدروفلورو إيثر ، وقدموا توصيات للزملاء. تم نشر نتائج البحث في المجلة ذات التصنيف العالي «Thermal Science and Engineering Progress» (Q1).
من الصعب تخيل العمليات التكنولوجية لتكرير النفط والصناعات الكيماوية والنووية والتبريد والغاز دون استخدام المبادلات الحرارية - الأجهزة التقنية التي تنقل الحرارة من الناقل إلى الجسم البارد. للحصول على فكرة عن الخصائص الحرارية للنظام ، عليك التفكير في عدد من معاملاته ، بما في ذلك معاملات نقل الحرارة. في السابق ، تم حل المشكلة بالطرق التحليلية ، لذلك استخدموا المبردات الشائعة. مع ظهور الموائع النانوية مثل الهيدروفلورو إيثر ، أصبحت الحسابات مطلوبة مرة أخرى.
قام فريق دولي من الباحثين من روسيا وماليزيا والصين وإيران بتقييم عددي لخصائص نقل الحرارة عند استخدام الهيدروفلورو إيثر كسوائل نقل الحرارة. تم إجراء تحليل لتوليد الانتروبيا (عدم اليقين في النظام) عن طريق تدفق الموائع النانوية الصفحي (الطبقات المتحركة) في أنبوب دائري أفقي بقطر 3 مم مع تدفق حراري منتظم. أجريت الدراسة باستخدام برنامج ANSYS.
تعود فكرة دراسة الموائع النانوية للمبادلات الحرارية إلى علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية، دكتوراه في العلوم التقنية ، وأستاذ قسم محطات الطاقة والشبكات وأنظمة الإمداد بالطاقة إيفغيني سولومين والدكتور محمد يزدي. لقد أخذوا في الاعتبار نوعين من السوائل النانوية ، يتم الحصول عليها عن طريق تشتيت (طحن) الجسيمات النانوية من أكسيد الألومنيوم (Al2O3) وثاني أكسيد السيليكون (SiO2) في الهيدروفلوروثير النقي HFE7000 (سائل غير قابل للاشتعال وغير قابل للتآكل وصديق للأوزون) بتركيزات حجمية مختلفة.
.png)
في الصورة: دكتور في العلوم التقنية ، الأستاذ إيفغيني سولومين
«تظهر النتائج أن متوسط انخفاض الضغط قد انخفض بحوالي 25%عند استخدام حالة حد الانزلاق على الجدار. بالإضافة إلى ذلك ، عند استخدام أنبوب جدار منزلق بطول انزلاقي يبلغ 100 ميكرومتر وتركيز حجم 6% من Al2O3 مشتت مع الألومينا ، يتم تقليل توليد الانتروبيا الكلي بحوالي 20% مقارنة مع الهيدروفلوروثير النقي المتدفق في الأنبوب دون انزلاق. وبالتالي ، وجدنا طريقة مبتكرة لاستخدام الموائع النانوية مع بعض الإضافات من الكرات النانوية والميكروية للتشحيم النانوي المتدفق لخطوط الأنابيب في أنظمة تجميع الطاقة الشمسية مع زيادة الكفاءة بأكثر من 10% »,- أوضح إيفغيني سولومين.
بناءً على نتائج الدراسة ، قدم العلماء توصيات بشأن استخدام أنواع الموائع النانوية والإضافات النانوية في المبادلات الحرارية. ستكون مفيدة لأنظمة تجميع الطاقة الشمسية التي تجمع الطاقة الحرارية وتستخدم في مشاريع التسخين الشمسي وتحلية المياه.
يعتزم العلماء تطوير الموضوع: وضع العمل المنشور الأساس لمجموعة كاملة من أبحاث ديناميكا الغاز المائي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تنفيذ عمل مماثل بواسطة علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية مع زملائهم الإيطاليين من جامعة بادوا. يدرسون التيارات في دوارات توربينات الرياح إن - داريير. يتعاون علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية مع الجامعة الماليزية في مجال أبحاث معدات التهوية.