KFUPM ePrints

Influence of Surfactants on the Stability of Nanofluids of Raw and Impregnated Carbon Nanotubes for Application of Heat Transfer

l Influence of Surfactants on the Stability of Nanofluids of Raw and Impregnated Carbon Nanotubes for Application of Heat Transfer. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
Restricted to Abstract Only until 20 April 2016.

3080Kb

Arabic Abstract

تم في هذه الدراسة فحص تأثير ثلاثة أنواع من المواد ذات النشاط السطحي )البولي فينيل بوريليدون وكبريتات دوديسيل الصوديوم والصمغ العربي( على الثباتية والخصائص الحرارية-الفيزيائية للموائع التي تحتوي على جزئيات متناهية الصغر والمكونة من الماء وأنابيب الكربون المتناهية الصغر. تم استخدام أنابيب الكربون الخامة والمطعمة بأوكسيد الحديد في تحضير هذه الموائع. كما تم تشخيص الأنابيب الكربونية المتناهية الصغر باستخدام عدة تقنيات مثل المجهر الإلكتروني والمجهر الإلكتروني الإنتقالي بالإضافة إلى تقنية التحليل الوزني الحراري. وقد أعدت الموائع باستخدام التقنية الثنائية لتحضير الموائع المحتوية على جزيئات بأبعاد النانو وذلك باستخدام عدة تراكيز من الأنابيب الكربونية المتناهية الصغر وهي ) 0.1 و 0.3 و 0.5 و 1 وزن%( كما تم إضافة المواد ذات النشاط السطحي بعدة نسب )كربون : المادة ذات النشاط السطحي( وكانت كالتالي ) 1:1 ( و ) 0.5:1 (. تم اختبار ثباتية الموائع واستقرارها على درجة حرارة الغرفة كما تم فحصها تحت تأثير التسخين والخلط. أظهرت النتائج أن العينات التي تم تحضيرها باستخدام نسبة ) 0.5:1 ( وجدت تكون ثابتة لأكثر من 6 أشهر باستخدام جميع التراكيز. كما تم فحص اللزوجة والكثافة والموصلية الحرارية والسعة الحرارية لمختلف العينات التي تم تحضيرها باستخدام الثلاثة أنواع من المواد ذات النشاط السطحي. تم قياس السعة الحرارية باستخدام جهاز الماسح التفاضلي لقياس السعات الحرارية. أظهرت النتائج زيادة كبيرة في الموصلية الحرارية والسعة الحرارية بزيادة تركيز أنابيب الكربون وزيادة الحرارة بينما اللزوجة كانت تتناقص بزيادة الحرارة. الموائع التي تم تحضيرها باستخدام كبريتات دوديسيل الصوديوم أظهرت أعلى قيم للسعة الحرارية واللزوجة. كما تم فحص التحسن في معدل انتقال الحرارة والزيادة في فرق الضغط باستخدام هذه الموائع في المبادلات الحرارية من نوع الغلاف والأنبوب. أظهرت النتائج زيادة واضحة في معدل انتقال الحرارة بازدياد رقم رينولدز وزيادة تركيز الأنابيب الكربونية كما لوحظ زيادة بسيطة في فرق الضغط باستخدام الموائع الجديدة. في الجزء الأخير تم فحص تأثير تطعيم الأنابيب الكربونية بأوكسيد الحديد وذلك بفحص جميع الخصائص وأظهرت النتائج زيادة بسيطة في السعة الحرارية للعينات التي تم تحضيرها باستخدام الصمغ العربي أما الأنواع الأخرى فلم تتأثر النتائج.

English Abstract

In this study the effect of Poly Vinyl Pyrrolidone (PVP), Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) and Gum Arabic (GA) surfactants on the stability and thermo-physical properties of CNTwater nanofluids were investigated. Raw and impregnated CNT with iron oxide were used for nanofluids preparation. CNTs were characterized using several techniques such as Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Thermo Gravimetric Analysis (TGA). Nanofluids were prepared using two step method at different CNT loading 0.1, 0.3, 0.5 and 1 wt% with different CNT:Surfactant ratio (1:1) and (1:0.5). The stability of nanofluids was tested in room temperature, under heating and mixing conditions and the ratio (1:0.5) was found to be stable for more than 6 months. Density, viscosity, thermal conductivity and specific heat capacity were investigated for the nanofluids by using all of the surfactants. The specific heat capacity was measured using Differential Scanning Calorimeter (DSC), the results show that thermal conductivity and specific heat capacity increases significantly with CNT loading and temperature while viscosity decreases with temperature increasing. Nanofluids prepared using SDS were found to have the highest viscosity and specific heat capacity. The heat transfer rate and the pressure drop for CNT-water with (1:0.5) GA surfactant were investigated by using shell and tube heat exchanger. The heat transfer rate increased with increasing Reynolds also increased as the CNT loading is increased. The pressure drop was increased with CNT loading and the percentage of pressure drop increasing tend to decreases as the flow becomes more turbulent. The effect of doping iron oxide on the surface of CNT positively affected the heat capacity of GA nanofluids while this effect wasn’t noticed for SDS and PVP nanofluids.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Chemistry
Environmental
Engineering
Chemical Engineering
Physics
Mechanical
Petroleum
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Committee Advisor:Al-Mubaiyedh, Usamah
Committee Members:Motaz, Atieh and Zuhair, Malaibari
ID Code:139712
Deposited By:ISMAIL WALID ALMANASSRA (g201306710)
Deposited On:16 Aug 2015 08:51
Last Modified:16 Aug 2015 08:51

Repository Staff Only: item control page