بررسی انتقال حرارت در مبدل حرارتی میکروکانالی با استفاده از نانوسیالات و سرامیک فوق دمابالا zrb2

با توسعه پیشرفته در عرصه فناوری‌های میکروسیستم‌، نیاز به مواد جدید برای مدیریت حرارتی موثر در مبدل‌های حرارتی میکروکانال رو به افزایش است. این مطالعه به بررسی تفصیلی عملکرد سرامیک‌های فوق دما بالا مانند zrb2 به عنوان ماده جایگزین نوآورانه در ساخت مبدل‌های حرارتی میکروکانال می‌پردازد. تحقیق حاضر از تحلیل جریان محاسباتی سیال (cfd) در نرم‌افزار کامسول برای ارزیابی تعامل این سرامیک‌ با نانوسیالات آلومینا در غلظت‌ها و دبی‌های جرمی متفاوت به عنوان سیال‌کاری استفاده می‌کند. نتایج نشان‌دهنده بهبود قابل ملاحظه در کارایی انتقال حرارت در حضور نانوسیالات است. به‌ویژه، استفاده از نانوسیال آب-آلومینا با غلظت 1 درصد در مقایسه با آب معمولی، می‌تواند افزایش تا 16 درصدی در میزان انتقال حرارت را به همراه داشته باشد. علاوه بر آن، نتایج بیانگر این است که جایگزینی al2o3 با سرامیک‌های فوق دما بالا مانند zrb2 در کنار استفاده از نانوسیال، می‌تواند به بهبود چشمگیر تا 34 درصدی در میزان انتقال حرارت منجر شود، که نویدبخش پیشرفت‌های مهمی در زمینه مدیریت حرارتی در سیستم‌های میکروسکوپی است.

investigating heat transfer in microchannel heat exchanger using nanofluids and ultra-high temperature ceramic zrb2

due to the rapid progress in microsystem technologies, there is a growing demand for novel materials that can efficiently regulate heat in microchannel heat exchangers. this work examines the specific performance characteristics of ultra-high temperature ceramics, such as zrb2, as a novel alternative material for building microchannel heat exchangers. the present study employs computational fluid dynamics (cfd) analysis in comsol software to assess the interaction between this ceramic material and alumina nanofluids at different concentrations and mass flow rates, using the nanofluids as the working fluid. the findings demonstrate a notable enhancement in the efficiency of heat transfer when nanofluids are present. specifically, employing a 1 percent solution of water-alumina nanofluid as opposed to ordinary water can result in a maximum enhancement of 16 percent in the rate of heat transfer. moreover, the results indicate that substituting al2o3 with zrb2, a type of ultra-high temperature ceramics, in addition to utilizing nanofluids, can result in a notable enhancement of up to 34 percent in the rate at which heat is transferred. this has great potential for making considerable progress in the field of thermal management in microscale systems.