تم مناقشة اطروحة الدكتوراه للطالبة هدى ماجد حسن الشهربلي في قسم الهندسة الكيمياوية عن البحث الموسوم (Application of Ionanofluids in the Study of Heat Transfer Parameters) في يوم الخميس الموافق 13/1/2022 وبأشراف أ.د. بسمة عباس عبدالمجيد
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة:
- أ.د.عبد الحليم عبد الكريم محمد جامعة بغداد / كلية الهندسة رئيسا
- أ.د. رافع رشدي محمد جامعة بغداد / كلية الهندسة عضوا
- أ.د. ابتهال كريم شاكر جامعة بغداد / كلية الهندسة عضوا
- أ.د. محمد دخيل سلمان جامعة ذي قار/ كلية الهندسة عضوا
- أ.م.د. سرمد فؤاد جابر جامعة بغداد/ كلية الهندسة عضوا
- أ.د. بسمة عباس عبدالمجيد جامعة بغداد/ كلية الهندسة مشرفا
تناول البحث
تحضير عدد من الايونانوفلود بتشتيت دقائق الكاربون النانوية المتعددة الجدران(MWCNT) بتركيزين 0,5% و 1% في نوعين من السائل الايوني. الاول المحب للماء متمثل ﺒ 1-اثيل-3-مثيل اميدازوليوم تيترا فلورو بوريت [EMIM][BF4] والكاره للماء والمتمثل ﺒ 1-هكسيل-3-مثيل اميدازوليوم هيكسا فلورو فوسفيت [HMIM][PF6] ودراسة كفاءة هذه السوائل كوسط تبريد. تم استخدام MWCNT بسبب موصليتها العالية للحرارية.
تم قياس الخواص الحرارية الفيزيائية (للسوائل الايونية المستخدمة وللايونانوفلود المحضرة) المتضمنة التوصيلية الحرارية, الكثافة واللزوجة مختبرياً و حساب السعة الحرارية النوعية نظرياً. اظهرت نتائج التوصيلية الحرارية تحسن بحدود 3% للايونانوفلود1%MWCNT/[EMIM][BF4] بالمقارنة مع [EMIM][BF4] النقي. من ناحية اخرى, تحسنت التوصليلية الحرارية بحدود 5% للايونانوفلود 1% MWCNT [HMIM][PF6]\ بالمقارنة مع [HMIM][PF6] النقي.
اظهرت النتائج ان السعة الحرارية ﻟ[EMIM][BF4] والايونانوفلود ذو التراكيز النانوية 0,5%-9% MWCNT/[EMIM][BF4] تزداد خطياً مع درجة الحرارة ومع زيادة تركيز MWCNTs. حدث تحسن بالسعة الحرارية بحدود 0,77%-13,9% بتراكيز MWCNTs ﻟ0,5%-9% ووصلت لاعلى قيمة 1,8 جول\غم.كلفن عند 353 كلفن و تركيز9% MWCNTs.
اظهرت النتائج ان كثافة السوائل الايونية والايونانوفلود المحضرة منها ازدادت مع زيادة تركيز MWCNTs. من ناحية اخرى قلت الكثافة خطياً مع زيادة درجة الحرارة من 293 -353 كلفن. ولكن بصورة عامة كثافة [EMIM][BF4]والايونانوفلود المحضرة منه أقل من كثافة [HMIM][PF6] والايونانوفلود المحضرة منه.
تم قياس اللزوجة الكينماتيكية لكلا السوائل الايونية والايونانوفلود المحضرة منها. اظهرت النتائج ان اللزوجة الكينماتيكية تقل لكلا السوائل الايونية والايونانوفلود المحضرة منها مع زيادة درجة الحرارة من 293-363 كلفن. من ناحية اخرى اللزوجة الكينماتيكية لكلا السوائل الايونية والايونانوفلود المحضرة منها تزداد مع زيادة تركيز MWCNTs.
تم قياس ثباتية الايونانوفلود المحضرة باستخدام طريقة جهد الزيتا بعد 28 يوم من تحضيره. بينت النتائج تشتيت جيد جداً للدقائق النانوية في السائل الايوني لجميع نماذج الايونانوفلود المحضرة. كانت نتائج جهد الزيتا -69,30 مل فولت و -45,34 مل فولت ﻟلتراكيز 0,5 % و 1% MWCNT/[EMIM][BF4] على التوالي. و كان جهد الزيتا -51,78 مل فولت و -46,67 مل فولت ﻟلتراكيز 0,5% و 1% MWCNT/[EMIM][BF4] على التوالي.
استناداً الى النتائج تم اختيار السائل الايوني [EMIM][BF4] والايونانوفلود 5% MWCNT/[EMIM][BF4] كوسط تبريد في المبادل الحراري من نوع (TCTHE). وذلك لاظهارهم خواص ثرموفيزيائية جيدة ومناسبة مقارنة مع السوائل المستخدمة الاخرى.
تم تصميم مبادل حراري ثلاثي الانابيب متحدة المحور(TCTHE) واختباره أداءه باستخدام السائل الايوني [EMIM][BF4] و الايونانوفلود المحضر بتركيز 0,5 % [EMIM][BF4]\MWCNT كوسط تبريد, و الزيت-40 كوسط تسخين و دراسة كفاءة الانتقال الحراري بحساب رقم الناسلت, معامل الانتقال الحراري الكلي , هبوط الضغط و معامل الاحتكاك.
تم استخدام موديل الجريان العكسي في جميع التجارب. و معدلات جريان مختلفة (20-55 لتر\ساعة) لوسط التبريد. و استخدام معدل جريان ثابت (20 لتر\ساعة) و درجات حرارة دخول مختلفة (50-67 oم) لوسط التسخين.
اظهرت النتائج بوضوح ان استخدام [EMIM][BF4] كوسط تبريد أعطى نتيجة جيدة ولكن استبداله ﺑ 0,5% [EMIM][BF4]\MWCNT ايونانوفلود كوسط تبريد حسن معدل الانتقال الحراري بزيادة قيم رقم الناسلت و معامل الانتقال الحراري الكلي ﻟ INF بالمقارنة مع اﻟIL. وعلى الرغم من استخدام الجريان الطبقي في التجارب أعطى TCTHE أداء جيد لكلا سائلي التبريد المستخدمين.
