ارايه مدلي براي ضريب هدايت حرارتي موثر نانوسيال: تاثير لايه بين سطحي و توزيع غيريكنواخت اندازه نانوذرات

A model for the effective thermal conductivity of nanofluids–effect of interfacial layer and non-uniform size distribution of nanoparticles

اين مقاله مدلي براي تعيين ضريب هدايت حرارتي موثر نانوسيال ها ارايه مي كند. در اين مدل، تاثير وجود لايه ي بين سطحي در سطح مشترك ذره- سيال و توزيع غيريكنواخت اندازه ي نانوذرات معلق درون سيال در نظر گرفته شده است. مدل ارايه شده شامل اثرات ضريب هدايت حرارتي نانوذره و سيال پايه، درصد حجمي و قطر نانو ذرات، دما و حركت برآوني مي باشد. دقت مدل ارايه شده در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي براي نانوسيال هاي آب- اكسيد آلومينيم، اتيلن گليكول- اكسيد آلومينيم، آب- اكسيد مس، اتيلن گليكول- اكسيد مس، اتيلن گليكول- آلومينيم و آب- دي اكسيد تيتانيم ارزيابي شده و تاثيرات دما، قطر و كسر حجمي نانوذرات بر ضريب هدايت حرارتي موثر نانوسيال بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد كه در نظر گرفتن همزمان وجود لايه بين سطحي و توزيع غيريكنواخت اندازه نانوذرات سبب افزايش دقت مدل سازي مي شود و خطاي مدل در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي در دسترس حداكثر 5 درصد است. مقايسه نتايج به دست آمده از مدل ارايه شده با اطلاعات آزمايشگاهي موجود و ساير مدل ها نشان مي دهد كه نتايج اين مدل تطابق خوبي با داده هاي آزمايشگاهي داشته و مقادير دقيق تري نسبت به ساير مدل ها ارايه مي كند.

This work presents a model for calculating the effective thermal conductivity of nanofluids. In this method, the effect of non-uniform sizes of nanoparticles and interfacial layer is investigated simultaneously. The developed model for the thermal conductivity of nanofluids takes into account the effects of thermal conductivity of base fluids, thermal conductivity, volume fraction and the size of nanoparticles, the interfacial layer, non-uniform sizes of nanoparticles, Brownian motion and temperature. Hence, this model has the capability of offering both analytical and numerical predictions.The accuracy of the proposed model for the effective thermal conductivity of water-? Al?_2 O_3, ethylene glycol-? Al?_2 O_3, water- CuO, ethylene glycol-CuO, ethylene glycol-Al, water- TiO_2is investigated. The effect of temperature, size of nanoparticles and volume fraction of nanoparticles are determined. Results show that the interfacial layer at the nanoparticle-liquid interface and non-uniform sizes of nonparticles are the most important parameters for calculating the thermal conductivity of nanofluids. Comparison between the result and available experimental data of several types of nanofluids indicates that the proposed model provides accurate results with maximum error of 5%.