فصل دوم: نانو سیال و تعیین خواص آن
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………….. 12
2-1 روند رو به رشد تحقیقات در زمینه نانو سیال …………………………………………………………………….. 13
2-2 ضرورت وجود و روند پیدایش نانو سیالات …………………………………………………………………….. 15
2-2-1 تهیه نانو سیالات …………………………………………………………………………………………………….. 17
2-2-2 روش های ساخت نانو سیال ………………………………………………………………………………………. 17
2-3 پایداری نانو ذرات در نانو سیالات ………………………………………………………………………………….. 20
2-3-1 اهمیت پایداری نانو سیال ………………………………………………………………………………………….. 20
2-3-2 اضافه کردن فعال کننده یا مواد فعال در سطح ………………………………………………………………. 20
2-3-3 کنترل PH …………………………………………………………………………………………………………….. 21
2-3-4 ارتعاشات فراصوت …………………………………………………………………………………………………. 22
2-4 کاربردهای نانو سیال …………………………………………………………………………………………………… 22
 
فهرست مطالب
عنوان                                                          صفحه
2-4-1 صنعت حمل و نقل ………………………………………………………………………………………………….. 23
2-4-2 نانو سیال در سیستم خنک کاری ………………………………………………………………………………… 23
2-4-3 نانو سیال در سوخت ……………………………………………………………………………………………….. 24
2-4-4 نانو سیال در سیستم ترمز …………………………………………………………………………………………… 24
2-4-5 نانو سیال در سیستم روغن کاری ………………………………………………………………………………… 25
2-4-6 خنک کاری صنعتی ……………………………………………………………………………………………….. 25
2-4-7 رآکتورهای اتمی …………………………………………………………………………………………………… 26
2-4-8 استخراج انرژی زمین گرمایی و دیگر منابع انرژی …………………………………………………………. 26
2-4-9 خنک کاری قطعات الکترونیکی ……………………………………………………………………………….. 27
2-4-10 زمینه های نظامی …………………………………………………………………………………………………… 27
2-4-11 کاربردهای فضایی ……………………………………………………………………………………………….. 28
2-4-12 پزشکی ………………………………………………………………………………………………………………. 28
2-4-12-1 تحویل دارو …………………………………………………………………………………………………….. 28
2-4-12-2 درمان سرطان …………………………………………………………………………………………………… 29
2-5 پارامترهای تأثیرگذار بر ضریب هدایت گرمایی ……………………………………………………………….. 30
2-5-1 کسرحجمی ………………………………………………………………………………………………………….. 30
2-5-2 جنس نانو ذرات …………………………………………………………………………………………………….. 31
2-5-3 نوع سیال ………………………………………………………………………………………………………………. 32
2-5-4 اندازه نانو ذرات ……………………………………………………………………………………………………… 32
2-5-5 شکل نانو ذرات ……………………………………………………………………………………………………… 33
2-5-6 دما ………………………………………………………………………………………………………………………. 34
2-5-7 مقدار PH ……………………………………………………………………………………………………………… 34
2-5-8 حرکت براونی ……………………………………………………………………………………………………….. 35
فهرست مطالب
عنوان                                                  صفحه
2-5-9 خوشه ای شدن ………………………………………………………………………………………………………. 36
2-5-10 لایه ای شدن در اطراف نانو ذره ………………………………………………………………………………. 37
2-6 دیگر مکانیزم های مؤثر بر انتقال حرارت …………………………………………………………………………. 38
2-6-1 ترموفورسیس ………………………………………………………………………………………………………… 38
2-6-2 دیفیوژنوفرسیس …………………………………………………………………………………………………….. 38
2-7 تعیین خواص نانو سیال ………………………………………………………………………………………………… 38
2-7-1 چگالی …………………………………………………………………………………………………………………. 39
2-7-2 ظرفیت گرمایی ویژه ……………………………………………………………………………………………….. 39
2-7-3 ضریب انبساط حرارتی …………………………………………………………………………………………….. 40
2-7-4 ضریب هدایت گرمایی ……………………………………………………………………………………………. 40
2-7-5 مدل های مبتنی بر حرکت براونی ………………………………………………………………………………. 41
2-7-5-1 مدل های مبتنی بر خوشه ای شدن نانو ذرات ……………………………………………………………. 46
2-7-5-2 مدل های مبتنی بر لایه ای شدن سیال ……………………………………………………………………… 48
2-7-5-3 دیگر مدل ها ……………………………………………………………………………………………………… 49
2-8 لزجت دینامیکی ………………………………………………………………………………………………………… 50
2-8-1 لزجت دینامیکی …………………………………………………………………………………………………….. 51
2-8-2 پارامترهای تأثیر گذار بر لزجت …………………………………………………………………………………. 57
2-8-2-1 اثر دما ………………………………………………………………………………………………………………. 57
2-8-2-2 اثر کسر حجمی …………………………………………………………………………………………………. 58
2-8-2-3 اثر اندازه ذره ……………………………………………………………………………………………………… 61

2-8-3 بررسی های تحلیلی لزجت ……………………………………………………………………………………….. 62
2-8-4 بررسی های تجربی لزجت ……………………………………………………………………………………….. 63
 
فهرست مطالب
عنوان                                                 صفحه
 
فصل سوم: روش های اندازه گیری خواص ترموفیزیکی (لزجت و ضریب هدایت گرمایی)
3-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………. 66
3-2 لزجت ……………………………………………………………………………………………………………………… 66
3-2-1 لزجت دینامیکی …………………………………………………………………………………………………….. 66
3-2-2 لزجت سینماتیک …………………………………………………………………………………………………… 67
3-3 اهمیت اندازه گیری لزجت …………………………………………………………………………………………… 67
3-4 معرفی انواع لزجت سنج  و کاربرد هر نوع از آن ………………………………………………………………. 67
3-4-1 لزجت سنج های آزمایشگاهی …………………………………………………………………………………… 67
3-4-1-1 لزجت سنج های U شکل ……………………………………………………………………………………… 67
3-4-1-2 لزجت سنج های سقوطی ……………………………………………………………………………………… 68
3-4-1-3 لزجت سنج های لرزشی ………………………………………………………………………………………. 68
3-4-1-4 لزجت سنج های دورانی ………………………………………………………………………………………. 69
3-4-1-5 لزجت سنج های استابینگر …………………………………………………………………………………….. 69
3-5 شرح آزمایش، اندازه گیری لزجت در این پایان نامه …………………………………………………………. 69
3-5-1 مشخصات دستگاه بروکفیلد ……………………………………………………………………………………… 72
3-6 ضریب هدایت گرمایی ……………………………………………………………………………………………….. 73
3-6-1 روش سیم داغ گذرا ………………………………………………………………………………………………… 74
3-6-2 روش صفحات موازی پایا ………………………………………………………………………………………… 75
3-6-3 روش تحلیلگر حرارت ثابت …………………………………………………………………………………….. 75
3-6-4 روش استوانه های هم مرکز ……………………………………………………………………………………… 76
3-6-5 روش نوسانی دما ……………………………………………………………………………………………………..77
 
فهرست مطالب
عنوان                                                 صفحه
3-6-6 روش مقایسه حرارتی ………………………………………………………………………………………………. 77
3-6-7 روش امگا 3 ………………………………………………………………………………………………………….. 78
3-7 روش اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی در این تحقیق …………………………………………………… 78
3-7-1 مشخصات دستگاه KD2-Pro …………………………………………………………………………………… 79
3-7-1-1 قابلیت های دستگاه …………………………………………………………………………………………….. 79
3-7-1-2 محدوده اندازه گیری …………………………………………………………………………………………… 79
3-7-1-3 دقت اندازه گیری ……………………………………………………………………………………………….. 79
3-8 دیگر دستگاه های استفاده شده در این آزمایش ……………………………………………………………….. 80

یک مطلب دیگر :

3-8-1 دستگاه PH متر …………………………………………………………………………………………………….. 80
3-8-1-1 مشخصات دستگاه ………………………………………………………………………………………………. 80
3-8-2 دستگاه همزن (استیرر) …………………………………………………………………………………………….. 81
3-8-3 دستگاه ترازوی دیجیتال آزمایشگاهی ………………………………………………………………………… 81
 
فصل چهارم: تحلیل و بررسی دستاوردهای آزمایش
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………….. 82
4-1 اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی ………………………………………………………………………………. 82
4-1-1 اثر دما بر ضریب هدایت گرمایی نانو سیال …………………………………………………………………… 82
4-1-2 اثر کسر حجمی بر ضریب هدایت گرمایی …………………………………………………………………… 88
4-1-3 مقایسه ضریب هدایت گرمایی نسبی بر حسب کسر حجمی با فرمولاسیون مختلف …………….. 103
4-1-4 ارائه روابط ریاضی برای ضریب هدایت حرارت نسبی ………………………………………………….. 107
4-2 لزجت دینامیکی ………………………………………………………………………………………………………. 110
4-2-1 اثر دما بر لزجت دینامیکی ………………………………………………………………………………………. 110
4-2-2 اثر کسر حجمی بر لزجت دینامیکی ………………………………………………………………………….. 114
فهرست مطالب
عنوان                                                 صفحه
4-3 لزجت نسبی نانو سیال ………………………………………………………………………………………………… 118
4-3-1 اثر کسر حجمی بر افزایش لزجت نسبی ……………………………………………………………………… 123
4-3-2 مقایسه نتایج تجربی اثر کسر حجمی بر لزجت نسبی با فرمولاسیون مختلف ………………………. 127
4-3-3 ارائه روابط ریاضی برای لزجت نسبی ……………………………………………………………………….. 135
4-4 ارائه نتایج حاصل از آزمایش در قالب جدول……………………………………………………………………137
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1 جمع بندی ………………………………………………………………………………………………………………..140
5-2 پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………..141
منابع………………………………………………………………………………………………………………………………142
 
 
 
فهرست جداول
عنوان                                                 صفحه
جدول 1-1 انقلاب های صنعتی تاریخ بشر ………………………………………………………………………………. 3
جدول 1-2 وقایع برجسته در تاریخ فناوری نانو ………………………………………………………………………… 4
جدول 1-3 ضرایب هدایت حرارتی مواد گوناگون ………………………………………………………………….. 10
جدول 2-1 مقایسه اجمالی میکرو ذرات و نانو ذرات ……………………………………………………………….. 12
جدول 2-2 روند روبه رشد تحقیقات در زمینه نانو سیال با بررسی تعداد مقالات مرتبط در بانک اطلاعاتی Scopus …………………………………………………………  …………………………………………………………….. 14
جدول 2-3 مقایسه ضرایب هدایت حرارتی چند مایع و جامد مرسوم ………………………………………….. 15
جدول 2-4 افزایش ضریب انتقال حرارت و روش تولید برخی نانو سیالات ………………………………….. 19
جدول 2-5 خواص برخی سیال ها و نانو ذرات ……………………………………………………………………… 39
جدول 2-6 ضرایب ثابت برای مدل کووکلینستروئر ………………………………………………………………… 44
جدول 2-7 ضریب ثابت  برای مدل ضریب هدایت گرمایی واجها و داس …………………………………. 45
جدول 2-8 ضرایب ثابت مدل ضریب هدایت گرمایی دوانگدونسوک و وونگویس ……………………… 50
جدول 2-9 ضرایب ثابت در ناحیه دمایی مدل لزجت نامبورو و همکاران …………………………………….. 53
جدول 2-10 ضرایب ثابت در دو ناحیه دمایی لزجت نامبورو و همکاران ……………………………………… 54
جدول 2-11 ثابت های رابطه لزجت دینامیکی دوانگدونسوک و وونگویس ………………………………… 56
جدول 2-12 خلاصه مدل هایی از لزجت نانو سیال ها، به عنوان تابع درجه حرارت و کسر حجمی نانو ذرات (اکسید آلومینیوم / آب) ……………………………………………………………………………………………. 59
جدول 2-13 ……………………………………………………………………………………………………………………. 60
جدول 2-14 بیان های تحلیلی عمومی برای لزجت نانو سیال به صورت تابعی از کسر حجمی ………….. 64
جدول 2-15 خلاصه ای از مدل های لزجت در دمای اتاق بر پایه داده های تجربی ………………………… 65
جدول 3-1 خواص مربوط به نانو ذره ……………………………………………………………………………………. 71
جدول 4-1 ضریب هدایت حرارتی نانو سیال برحسب دما و کسر حجمی ……………………………………….87
جدول 4-2 خواص آب دیونیزه ………………………………………………………………………………………….. 93
فهرست جداول
عنوان                                                 صفحه
جدول 4-3 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای20 ……………………128
جدول 4-3 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای25 ……………………130
جدول 4-4 مقایسه عددی نتایج تجربی با مدل های تخمین لزجت نسبی در دمای35 ……………………130