در معادله بالا شار گرمایی ثابت روی جداره‌ها است که مقدار آن در این تحقیق ۱۰۰ کیلووات بر مترمربع فرض شده است. T_w(x) و T_f(x) به ترتیب دمای موضعی دیواره در طول لوله و دمای میانگین موضعی یا توده یا کپه‌ای^[۱۳۱] موضعی سیال است. T_w(x) مستقیماً از منحنی‌های خروجی نرم­افزار قابل دستیابی است. برای محاسبه T_f(x) نیز از رابطه زیر استفاده می‌شود،

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

(۸-۲)

که در معادله بالا D قطر لوله و T® منحنی دمای سیال در راستای شعاعی در هر نقطه از طول لوله است. بنابراین با بهره گرفتن از خروجی‌های نرم‌افزار و معادلات بالا، ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی موضعی به دست می‌آید. عدد ناسلت موضعی نیز از طریق رابطه زیر قابل محاسبه است.

(۸-۳)

در معادله بالا h_nf ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال است که از معادله (۸-۱) و پس از ترسیم کانتورهای دمای نرم‌افزار و بر طبق مراحلی که گفته شد محاسبه می‌شود. k­_nf ضریب هدایت گرمایی نانوسیال است که برای اندازه‌ها و غلظت‌های مختلف محاسبه شده و در جدول (۸-۱) آمده است. D قطر لوله است که مقدار آن در این تحقیق ۰۰۰۱_/۰ متر است.
شکل ۸-۱ تغییرات دماهای دیواره و میانگین سیال غیرنیوتنی پایه در رینولدز ۶۰۰۰
شکل‌های ۸-۱ تا ۸-۳ در قالب نمودارهایی به بررسی دمای سیال در مجاورت دیواره در طول لوله و دمای میانگین یا کپه‌ای سیال در طول لوله و همچنین اختلاف دماهای مذکور می‌پردازند. این نمودارها برای سیال غیرنیوتنی پایه و نانوسیال غیرنیوتنی حاوی ذرات اکسید مس با غلظت ۵/۱ درصد حجمی و اندازه ذره ۱۰۰ رسم شده است.
همان‌طور که ملاحظه می‌شود دمای سیال در مجاورت دیواره تا قبل از ناحیه توسعه‌یافته دمایی به‌صورت منحنی و با شیبی تند افزایش می‌یابد و پس از آن و در ناحیه توسعه‌یافته به‌صورت خطی تغییر می‌کند. شیب این خط همان‌طور که مشاهده می‌شود با شیب تغییرات دمای کپه‌ای سیال برابر است. بنابراین در ناحیه توسعه‌یافته اختلاف دمای دیواره و دمای کپه‌ای سیال ثابت باقی می‌ماند.
شکل ۸-۲ تغییرات دماهای دیواره و میانگین نانوسیال غیرنیوتنی حاوی ذرات اکسید مس با درصد غلظت ۵_/۱ و اندازه ۱۰۰ نانومتر در رینولدز ۶۰۰۰
نکته مهم دیگری که از شکل ۸-۳ که مقایسه‌ای بین شکل‌های ۸-۱ و ۸-۲ را نشان می‌دهد قابل استنتاج است این است که، این شکل به‌روشنی نشان می‌دهد که دمای دیواره و دمای میانگین در سیال غیرنیوتنی پایه بیش از مقدار مشابه آن برای نانوسیال غیرنیوتنی است. بنابراین از همین‌جا می‌توان نتیجه گرفت که ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی موضعی در نانوسیال مذکور از ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی سیال غیرنیوتنی پایه بیشتر است.
شکل ۸-۳ تغییرات دماهای دیواره و میانگین سیال غیرنیوتنی پایه و نانوسیال غیرنیوتنی در رینولدز ۶۰۰۰
۸-۳ اعتبار سنجی
می‌توان گفت که در حال حاضر مطالعات آزمایشگاهی کافی در زمینه نانوسیالات غیرنیوتنی و همچنین میکروکانال­ها وجود ندارد. به‌طور کلی مطالعه آزمایشگاهی در زمینه نانوسیالات، تحقیقی بسیار گسترده و دارای بازه وسیع و متغیرهای متعددی است که از جمله مهم‌ترین این متغیرها به ضریب هدایت گرمایی و لزجت سیال می‌توان اشاره کرد. همان‌طور که قبلاً اشاره شد، در تحقیقات مختلف با توجه به شرایط آزمایشگاهی متفاوت، مقادیر متفاوتی در تعیین این متغیرها و همچنین در رابطه با میزان وابستگی آن‌ ها به یکدیگر یا به سایر متغیرها گزارش شده است. روابط یا مدل‌های ریاضی متعدد و متنوعی که در این زمینه و در تعریف این متغیرها ارائه شده‌اند حاکی از همین تنوع نتایج در تحقیقات به عمل آمده است. حال اگر شرط غیرنیوتنی بودن را نیز به سایر شرایط تحقیق اضافه کنیم متغیرهای جدیدی مثل چگونگی تعریف رفتار رئولوژیک سیال و مقادیری مانند ضریب و اندیس قاعده توانی نیز به مجموعه متغیرهای قبلی اضافه می‌شود. وابستگی هر یک از این متغیرها به یک یا چند متغیر دیگر و تأثیرپذیری آن‌ ها از هم و همچنین تابعیت این متغیرها از دما و سایر مشخصات فیزیکی یا هندسی مسئله، دامنه تحقیقات را بسیار گسترده می‌کند. بنابراین تحقیقات تجربی فعلی در زمینه نانوسیال غیرنیوتنی در میکروکانال­ها هنوز در آغاز راه بوده و تحقیقات آزمایشگاهی کمتری وجود دارد.
فیلیپس^[۱۳۲] [۸۷] معادله زیر را برای جریان مغشوش توسعه‌یافته در میکروکانال ارائه کرد. در این معادله برای x های بزرگ، جمله [۱+(D_h/x)^2/3] برابر ۱ قرار می­گیرد.

۰٫۵<Pr<1.5

(۸-۴)

۱٫۵<Pr<500

(۸-۵)