اهمیت نانوسیال های دارای نانولوله های کربنی اصلاح سطح شده در افزایش توان گرمایی مبدل های پوسته لوله و صفحه ای

با توجه به ویژگی های یگانه نانولوله های کربنی و توانایی های نهفته آن ها به ویژه در ساختار یگانه و ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و گرمایی آن ها، در این پژوهش تلاش شده که با ایجاد اصلاح سطحی به دو روش فیزیکی و شیمیایی و تغییر کنترل شده این ویژگی ها، برای استفاده ویژه از آن در صنایع مرتبط به ویژه نفت و گاز مورد بررسی و پژوهش قرار گیرد. با توجه به ساختار شبکه ای کربنی این نانوذره و ویژگی آب گریزی آن، از دو فناوری اکسیداسیون به عنوان یک روش شیمیایی و پگیلاسیون سطحی یا پلیمره کردن نانولوله توسط پلیمر پلی اتیلن گلایکول به عنوان یک روش فیزیکی برای تغییر ویژگی آب گریزی آن به آب دوست استفاده شده است. نتیجه ها بیانگر تغییر دلخواه این پارامترها در شرایط گوناگون هستند و از این جهت قابلیت توزیع بهینه آن را در محیط های آلی یا آبی و یا هر دو را فراهم می نماید. از داده های این بخش در شبیه سازی گرمایی نانوسیال های مرتبط با آن ها در دو مبدل پرکاربرد پوسته لوله و صفحه ای بر اساس یک الگوی استاندارد طراحی مبدل ها، استفاده شده است. نتیجه ها بیانگر افزایش محسوس برداشت گرمایی با استفاده از این نانوسیال ها دارد. این نتیجه ها می تواند برای افزایش توان گرمایی سیال های فرایندی و همچنین برای افزایش راندمان مبدل های گرمایی موجود و درحال استفاده، مفید و کاربردی باشد.

Surface Modification of Carbon Nanotube Nanofluids for Higher Thermal Efficacy of Plate and Shell and Tube Heat Exchangers

Due to the special physical and chemical properties of Carbon NanoTubes (CNT), surface modification was utilized to improve the thermal characteristics of nanofluids. These techniques were done by physical and chemical modification of CNTs and utilized as a thermal fluid in plate and shell and tube heat exchangers. Polyethylene glycol (PEG) wrapping and acid treatment were respectively applied as physical and chemical procedures on the surface of CNTs to improve the dispensability of nanotubes in the base fluid. Results show the better dispersion and stability of these nanoparticles in water and consequently higher thermal conductivity of nanofluids. The thermophysical properties of these nanofluids were applied as input variables to simulate the plate and shell and tube heat exchangers. The thermal power results of simulated heat exchangers show the higher efficiency of nanofluids compared to the base fluid. This result can be useful to enhance the thermal efficacy of heat exchangers in various industries, especially in oil, gas, and petrochemical industries.