ساخت نانوپوشش برروی صفحات مسی به‌منظور بهبود انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای

مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای به‌دلیل بالا بودن ضریب انتقال حرارت، به‌طور گسترده در صنعت مورد استفاده می‌باشند. در این تحقیق، مطالعات تجربی برروی صفحات شیاردار که به‌دلیل شیارهای روی سطح آن، میزان سطح انتقال حرارت و آشفتگی جریان بالاتری دارند، صورت گرفته است. نانوفین‌های دندریتی روی صفحات مسی در یک میکروکانال مبدل حرارتی سنتز و بررسی اثر رفتار بر ضریب انتقال حرارت صورت گرفت. سنتز نانوفین‌های دندریتی با استفاده از یک سلول شیشه‌ای استاندارد دو الکترودی با الکترود گرافیت به‌عنوان الکترود مرجع برروی شش صفحه شیاردار مسی به ابعاد cm 4.6 در cm 4.6 در یک میکروکانال مبدل حرارتی صفحه‌ای به‌روش رسوب‌نشانی الکتریکی انجام شد. نانوفین‌های مسی دندریتی پوشش داده شده برروی صفحات شیاردار از محلول الکترولیت متشکل از (cuso4 (0.6m و (h2so4 (0.4mبا شدت جریان a/cm2 1.2 تا a/cm2 4.8 در مدت زمان s 300 رسوب‌نشانی شدند. مشخصه‌یابی سطح پوشش داده شده با روش میکروسکوپ الکترونی روبشی fesem، و میزان چسبندگی این پوشش به سطح با روش طیف سنج جذب اتمی aas، مورد بررسی قرار گرفت. میکروکانال مربوطه با امکان ورود دو سیال سرد و گرم، در یک سیستم با قابلیت بررسی میزان بهبود ضریب انتقال حرارت با اعمال پوشش‌های نانوفین‌های مسی نصب شد. در این سیستم آب به‌عنوان سیال چرخشی با دو ورودی به‌صورت گرم و سرد و دو خروجی به‌صورت گرم و سرد به‌صورت متقابل در میکروکانال انتخاب شد. دمای ورودی آب سرد c° 7 و دمای ورودی آب گرم در آزمایش‌های جداگانه برابر 45، 50 و c° 55 تنظیم شدند. ضریب انتقال حرارت در دو مرحله پیش از پوشش نانوفین‌های مسی و پس از اعمال پوشش اندازه‌گیری شد. اختلاف دمای اندازه‌گیری شده از c° 1.9 تا c° 4.8 اندازه‌گیری شد و افزایش ضریب انتقال حرارتی بین 40 تا 62% را نشان داد.

fabrication of nano coating on copper plates to improve heat transfer in plate and frame heat exchangers

plate and frame heat exchangers are widely used in the industry due to their high heat transfer coefficient. in this research, experimental studies was carried out on corrugated plates, because the corrugations result in reducing the liquid turbulence to the counter current liquid flow and increasing heat transfer efficiency.  dendritic nanofins were synthesized on copper plates in a heat exchanger microchannel and the effect of the heat transfer coefficient behavior was investigated. synthesis of dendritic nanofins performed by a standard two-electrode glass cell with a graphite electrode as a reference electrode on six corrugated copper plates with dimensions of 4.6 cm ×4.6 cm in a plate heat exchanger microchannel by electrodeposition method. the dendritic copper nanofin array grew on the copper plates from electrolyte solution consisting of cuso4 (0.6m), h2so4 (0.4m) and an increasing current starting from 1.2 to 4.8 a/cm2 in 300 seconds. characterization of the coated surface was performed by fesem method, and the adhesion of this coating to the surface was investigated by aas method. the microchannel designed with two hot and cold inlet fluids and it was installed in a system with the ability to check the improvement of the heat transfer coefficient by applying copper nanofins coatings. in this system, water was selected as a circulating fluid with two hot and cold inlets and two hot and cold outlets in the microchannel. the cold water inlet temperature was 7°c and the hot water inlet temperature was set at 45, 50 and 55°c in separate experiments. the heat transfer coefficient was measured in two stages before coating with copper nanofins and after coating. the measured increase in heat transfer coefficient between 40% and 62% as a result.