بررسی خواص ترموفیزیکی و عملکرد حرارتی و افت فشار نانوسیال محتوی گرافن عامل‌دار شده با پلی وینیل الکل

مقدمه:عدم پراکندگی مناسب و ناپایدار بودن سوسپانسیون‌های نانو صفحات گرافنی در محیط‌های آلی و آبی و همچنین عدم برهمکنش بین آنها و مواد دیگر از مشکلات اصلی استفاده از این مواد می‌باشد.عامل دارکردن نانو صفحات گرافنی به صورت کووالانسی راهحل مناسبی برای رفع این مشکل محسوب می گردد.روش: از این ‌رو در پژوهش حاضر، جهت پراکندگی مناسب نانو صفحات گرافنی در محیط‌های آبی، به منظور عامل‌دار کردن نانو صفحات گرافنی به صورت کووالانسی، ابتدا گروه‌های اکسیدی بر روی نانو صفحات گرافنی به وجود آمده است. سپس، با ایجاد پیوند آبدوست پلی وینیل الکل با طول بلندتر به گروه‌های اکسیدی، مشکل پایداری حل شده است. بنابراین، بعد از اتصال پلی وینیل الکل را به گروه‌های اکسیدی موجود بر روی نانو صفحات گرافنی، ساختار و مورفولوژی نانو صفحات گرافنی عامل‌دار شده به صورت کووالانسی به ترتیب توسط دستگاه‌های رامان (raman) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) مورد تایید قرار گرفته است. پس از آن، نانوسیال آب/ نانو صفحات گرافنیپلی وینیل الکل در غلظت‌های‌ وزنی 0/025، 0/05 و 0/1 درصد تهیه شده است.یافته ها: پایداری و خواص ترموفیزیکی از قبیل هدایت حرارتی،ویسکوزیته و دانسیته نانو سیالات فوق الذکر مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس، ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی، افت فشار، ضریب عملکرد و توان پمپاژ نانوسیالات تهیه شده در غلظت های وزنی مختلف در دستگاه آزمایشگاهی تحت شدت‌جریان درهم (0/03 تا 0/12 لیتر بر ثانیه) مورد بررسی قرار گرفته است.نتیجه گیری: نتایج نشان داده است که با افزایش غلظت وزنی و شدت‌جریان ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی بهبود یافته است. اما این بهبود برای نانوسیال آب/ نانو صفحات گرافنی -پلی وینیل الکل در همه غلظت‌ها نسبت به آب خالص بیشتر بوده است.

Investigation of Thermophysical Properties and Thermal Performance and Pressure Drop of of Nanofluid including Functionalized Graphene with Polyvinyl Alcohol

The lack of an appropriate dispersibility of Graphene Nanoplatelets (GNP) in different hydrophilic and hydrophobic media and their poor interaction to form bundles is one of the most important problems of this material. Therefore, in the present study, in order to perform covalent functionalization of GNP as well as increase the dispersibility in aqueous media, firstly it is created carboxylated with oxidation method on the GNP (Gr). Then, polyvinyl alchol (PVA) with the long chain can be a good candidate to functionalize on the surface of Gr for decorating divalent cations as a linkage and/or bridge and to solve the problem of lack of dispersibility. Also, it can provide good colloidal stability in aqueous media. So, after performing a reaction between PVA and Gr structure, structure and morphology of functionalized PVAGr to covalently were investigated by Raman spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM), respectively. after covalentlyfunctionalized nanofluids (PVAGr/water), with different weight concentrations of 0.025%, 0.05% and 0.1% were prepared. The stability and thermophysical properties such as thermal conductivity, viscosity and density of the above nanofluids have been studied. Then, the convective heat transfer coefficient, pressure drop, performance index and pumping power of the prepared nanofluids for different weight concentrations under turbulent flow regime (0.030.12 lit/s) were studied. The results show that as the flow rate and weight concentration of PVAGr in nanofluids increase, the convective heat transfer coefficient enhances, which PVAGr/water nanofluids illustrate the maximum enhancement in the heat transfer coefficient for all weight concentrations in comparison with pure water.