مطالعه تجربی رفتار رئولوژیکی نانوسیال هیبریدی MgO-MWCNT/5W-50 : پیشنهاد یک رابطه تجربی سه متغیره

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه امام حسین (ع)

2 دانشگاه کاشان

چکیده

پژوهش حاضر به بررسی رفتار رئولوژیکی نانوسیال هیبریدی اکسید منیزیم (%65) _‌نانولوله کربنی (%35) در سیال پایه روغنی 50w-5 پرداخته است. ویسکوزیته نانوسیال مورد بررسی در بازه دمایی 5 الی 55 درجه (در 6 دما) و در بازه کسرحجمی 05/0 الی 1 درصد (در 6 کسرحجمی) مورد بررسی قرار گرفته و اثر این دو پارامتر (دما و کسرحجمی) به همراه اثر تغییرات نرخ برش در بازه s-15/665 الی s-111997 بر تغییرات ویسکوزیته نانوسیال مطالعه شده است. نتایج حاصل از برازش منحنی‌های توانی روی داده‌های حاصل از نتایج آزمایشگاهی و دست‌یابی به مقادیر ضریب تعیین (R2) بسیار نزدیک به مقدار واحد نشان از رفتار غیرنیوتنی نانوسیال مذکور در تمامی کسرهای حجمی و دماها دارد. به منظور پیش‌بینی مقادیر ویسکوزیته به‌ازای دما، کسرحجمی و نرخ برش‌های مختلف نیز یک رابطه تجربی جدید )999/0 (R2 = متأثر از سه متغیر پیشنهاد شده است. کاهش ویسکوزیته نانوسیال نسبت به سیال پایه در کسر حجمی‌های 05/0، 1/0 و 25/0 درصد نیز از دیگر نتایج جالب توجه این پژوهش می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


  1. Hemmat Esfe, M., Abbasian Arani, A.A., Rezaie, M., Yan, W.M., and Karimipour, A. “Experimental Determination of Thermal Conductivity and Dynamic Viscosity of Ag–MgO/water Hybrid Nanofluid”, Int. Commun. Heat Mass Transf., Vol. 66, pp. 189–195, 2015.
  2. Hemmat Esfe, M., Saedodin, S., and Mahmoodi, M. “Experimental Studies on the Convective Heat Transfer Performance and Thermophysical Properties of MgO–Water Nanofluid, under Turbulent Flow”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 52, pp. 68–78, 2014.
  3. Vakili-Nezhaad, G.R. and Dorany, A. “Investigation of the Effect of Multiwalled Carbon Nanotubes on the Viscosity Index of Lube Oil Cuts”, Chemical Engineering Communications, Vol. 196, No. 9, pp. 997-1007, 2009.
  4. Ettefaghi, E., Rashidi, A., Ahmadi, H., Mohtasebi, S.S., and Pourkhalil, M. “Thermal and Rheological Properties of Oil-Based Nanofluids From Different Carbon Nanostructures”, Int. Commun. Heat Mass Transf., Vol. 48, pp. 178–182, 2013.
  5. Hemmat Esfe, M., Karimpour, R., Abbasian Arani, A.A., and Shahram, J. “Experimental Investigation on Non-Newtonian Behavior of Al2O3-MWCNT/5W50 Hybrid Nano-Lubricant Affected by Alterations of Temperature, Concentration and Shear rate for Engine Applications”, Int. Commun. Heat Mass Transf., Vol. 82, pp.97–102, 2017.
  6. Soltani, O. and Akbari, M. “Effects of Temperature and Particles Concentration on The Dynamic Viscosity of MgO-MWCNT/Ethylene Glycol Hybrid Nanofluid: Experimental Study”, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Vol. 84, pp. 564-570, 2016.
  7. Zareie, A. and Akbari, M. “Experimental Investigation of Viscosity of MgO-MWCNTs Hybrid Nanofluid in Water-EG Base Fluid”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 6, pp. 199-204, 2016 (in Persian).
  8. Hemmat Esfe, M., Afrand, M., Yan, W.M., Yarmand, H., Toghraie, D., and Dahari M. “Effects of Temperature and Concentration on Rheological Behavior of MWCNTs/SiO2(20–80)-SAE40 Hybrid Nano-Lubricant”, Int. Commun. Heat Mass Transf., Vol. 76, pp. 133-138, 2016.
  9. Asadi, A., Asadi, M., Rezaee, M., Siahmargoi, M., and Asadi, F. “The Effect of Temperature and Solid Concentration on Dynamic Viscosity of MWCNT/MgO (20–80)-SAE50 Hybrid Nano-Lubricant”, Int. Commun. Heat Mass Transf., Vol.78, pp. 48-53, 2016.
  10. Eshgarf, H., Afrand, M., Hemmat Esfe M. “Experimental Investigation of The Effects of Temperature and Nanoparticles Volume Fraction on The Viscosity of Non-Newtonian Hybrid Nanofluid”, Modarres Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 3, pp. 98-104, 2016 (in Persian).
  11. Hemmat Esfe, M., Rostamian, H., and Afrand, M., Wongwises, S. “Examination of Effects of Multi-walled Carbon Nanotubes on Rheological Behavior of Engine Oil (10W40)”, J. Nanostruct, Vol. 6, No. 4, pp. 257-263, 2016.
  12. Hemmat Esfe, M., Afrand, M., Rostamian, S.H., and Toghraie, D. “Examination of Rheological Behavior of MWCNTs/ZnO-SAE40 Hybrid Nano-lubricants under Various Temperatures and Solid Volume Fractions”, Experimental Thermal and Fluid Science , Vol. 80, pp. 384-390, 2016.
  13. Adio, S.A., Mehrabi, M., Sharifpur, M., and Meyer, J.P. “Experimental Investigation and Model Development for Effective Viscosity of MgO–Ethylene Glycol Nanofluids by Using Dimensional Analysis, FCM-ANFIS and GA-PNN techniques”, Int. Commun. Heat Mass Transf., Vol. 72, pp. 71-83, 2016.
  14. Sadri, R., Ahmadi, G., Togun, H., Dahari, M., Kazi, S.N., Sadeghinezhad, E., and Zubir, N. “An Experimental Study on Thermal Conductivity and Viscosity of Nanofluids Containing Carbon Nanotubes”, Nanoscale Research Letters, Vol. 9, No. 151, 2014.
  15. Asadi, M. and Asadi, A. “Dynamic Viscosity of MWCNT/ZnO–Engine Oil Hybrid Nanofluid: An Experimental Investigation and New Correlation in Different Temperature”, Int. Commun. Heat Mass Transf., Vol. 76, pp. 41-45, 2016.
  16. Afrand, M., Najafabadi, K.N., and Akbari, M., “Effects of Temperature and Solid Volume Fraction on Viscosity of SiO2-MWCNTs/SAE40 Hybrid Nanofluid as a Coolant and Lubricant in Heat Engines”, Applied Thermal Engineering, Vol. 102, pp. 45-54, 2016.
  17. Afrand, M., Najafabadi, K.N., Sina, N., Safaei, M.R., Kherbeet,A.Sh., Wongwises. S., and Dahari M. “Prediction of Dynamic Viscosity of a Hybrid Nano- lubricant by an optimal artificial neural network”, Int.