افزایش کارایی ضدیخ با نانوذرات

به گزارش پدال نیوز به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، آب در صفر درجه‌ سانتی‌گراد یخ می‌زند، اگر فقط از آب به‌عنوان سیال خنک‌کننده استفاده شود. هربار که دما از صفر پایین‌تر می‌آید آب یخ می‌زند. آب موتور خودرو به دلیل عدم گردش جوش می‌آورد. به‌علاوه، آب در هنگام انجماد 9 درصد منبسط می‌شود.
 
یخ زدن آب در رادیاتور و اجزای موتور می‌تواند موجب ترک خوردن بدنه‌ موتور و ترکیدن رادیاتور شود. به‌منظور جلوگیری از موارد گفته شده باید از ضدیخ در رادیاتور خودرو یا دیگر تجهیزاتی که از آب در سیستم خنک‌کننده بهره می‌برند، استفاده کرد.
 
مسعود افرند، مجری طرح از مخلوط اتیلن گلیکول و آب به‌عنوان رایج‌ترین ضد یخ مورد استفاده یاد کرد و گفت: مخلوط اتیلن گلیکول و آب به‌عنوان یک خنک‌کننده‌ ضد یخ در بسیاری از صنایع از جمله مبدل‌های حرارتی و رادیاتور اتومبیل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
 
به گفته وی، این مخلوط به دلیل پایین بودن هدایت حرارتی، کارایی لازم را از خود نشان نمی‌دهد، ازاین‌رو در این طرح سعی شده است با افزودن نانوذرات به این مخلوط و تولید نانوسیال، عملکرد حرارتی آن بهینه شود.
 
وی افزود: استفاده از نانوسیال سنتز شده در طرح حاضر موجب افزایش کارایی سیستم‌های خنک‌کننده، کاهش ابعاد سیستم‌ها و همچنین کاهش میزان مصرف انرژی و در پی آن کاهش هزینه‌های مربوط به آن می‌ شود.
 
وی ادامه داد: در این پژوهش اثر نانوذرات هیبریدی (نانولوله‌های کربنی و سیلیکا) بر رفتار رئولوژیک ضدیخ مورد بررسی قرار گرفته است؛ افزودن این نانوذرات رفتار رئولوژی این سیال را به‌شدت تغییر می‌دهد.
 
افرند اظهار داشت: ازآنجایی‌ که رفتار رئولوژی یک پارامتر مهم در تعیین توان پمپاژ و چرخش سیال در سیستم خنک‌کننده است، ارزیابی ویسکوزیته که بیانگر رفتار رئولوژیک سیال است بسیار ضروری خواهد بود؛ نانوسیلیکا و نانولوله‌های کربنی موجب بهبود ویسکوزیته سیال و همچنین تغییر رفتار آن شده است که با استفاده از این موضوع می‌توان توان مورد نیاز جهت پمپاژ نانوسیال حاصل را تخمین زد.
 
به گفته‌ افرند در این تحقیق ابتدا نانوذرات سیلیکا و نانولوله‌های کربنی در مخلوطی از آب و اتیلن گلیکول با کمک همزن‌های مغناطیسی و التراسونیک معلق شده‌اند؛ به‌منظور پایداری بهتر نمونه‌ها از نانولوله‌های کربنی عامل دار شده استفاده شده است. در نهایت با استفاده از ویسکوزیته سنج در دماها و دورهای متفاوت ویسکوزیته نمونه‌های مختلف اندازه‌گیری شده است.
 
وی گفت: نتایج حاصل شده نشان داده‌اند که با افزودن نانوذرات به سیال پایه، ویسکوزیته آن به‌شدت تغییر یافته و رفتار سیال از نیوتنی به غیر نیوتنی تبدیل شده است. همچنین با مطابقت نتایج با نمودارهای سیالات غیر نیوتنی می‌توان به سدوپلاستیک بودن این سیال پی برد.
 
افرند عنوان کرد: نانوسیال تولید شده در این طرح که هم به‌صورت نظری و هم به‌صورت آزمایشگاهی به آن پرداخته شده است، می‌تواند در بسیاری از صنایع از جمله صنایع پلیمر مورد استفاده قرار گیرد.
 
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مسعود افرند- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد- و مهندس حامد اشگرف- دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد این دانشگاه است. نتایج این کار در مجله‌ Experimental Thermal and Fluid Science (جلد 78، سال 2016، صفحات 221 تا 227) به چاپ رسیده است.