Heat Transfer Enhancement of Nanofluid using Raw, Chemically Modified and Impregnated Carbon Nanotubes. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Abdallah_Manasrah_(HEAT_TRANSFER_ENHANCEMENT_OF_NANOFLUID).pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

إن هذا البحث يهدف إلى دارسة الخصائص الحراريه للموائع النانويه وإستخدامها في عملية إنتقال الحراره في المبادلات الحراريه. الموائع النانونيه هي موائع تم تصنعيها حديثا نتيجه للتطور الذي حصل في الأجهزه المستخدمه في تشيخيص المواد التي تحتوي على ابعاد في مقياس النانو . حيث يتم تحضير هذه الموائع عن طريق غمس المواد النانويه في تلك الموائع التقليديه التي استخدمت سابقا في عمليات الانتقال الحراري كالماء والزيوت، ونتيجه لذلك يتم الحصول على مزيح متجانس وذات موصليه حراريه عاليه. في هذا البحث، وبعد تحليل عينات الأنانيب الكربونيه بإستخدام جهاز المسح السطحي، تم إنتاج موائع نانونيه من خلالنثر أو غمسالأنابيب الكربونية ذات المواصفات العاليه في داخل الماء.ومن ثم فحص خصائص النقل الحراري للموائع كالحرارة النوعيه والموصليه الحرايه واللزوجة.حيث تبين أن الحراره النوعيه للموائع النانونيه أعلى من .% الموائع التقليديه بمقدار 21 بالأضافه الى ذلك، تم إستخدام هذه الموائع في المبادل الحراري لدراسة تأثير المواد النانوية على التوصيل الحراري للمبادل الحراري. ثلاث عوامل رئيسة تم دراستها وهي كمية المواد النانونية ومعدل تدفق المانع ودرجة حرارة المبادل الحراري وذلك لإيجاد أفضل العوامل التي تعطي أعلى توصيل حراري في المبادل الحراري. حيث تبين أن معدل التوصيل الحراري ازداد بمقدر 21 % مقارنةً مع الماء عند استخدام نسبه قليل جدا من الماده النانونيه لايزيد وزنها عن 1.2 %. بالاضافه الى ذلك حيث وجد ان فرق الضغط بين أنابيب المبادل الحراري لم يتأثر بوجود الموائع النانونيه.

English Abstract

In this present study the heat capacity, viscosity, enhancement of heat transfer and pressure drop of the nanofluid with unmodified and modified carbon nanotubes with metal oxide nanoparticles (iron oxide, copper oxide and aluminum oxide) and functionalized with polyethylene glycol (PEG) functional groups were investigated. Tube and shell heat exchanger was used to conduct the experiments of the heat transfer and the pressure drop of the nanofluid at 0.01 wt%, 0.05 wt % and 0.1 wt % of unmodified and modified CNTs. The carbon nanotubes surfaces were doped with metal oxide nanoparticles at 1 wt % and 10 wt % loading and functionalize with PEG using wet impregnation technique and esterification method. The raw and modified CNTs were characterized by different techniques such as Scanning Electron Microscopy (FESEM), Transmission Electron Microscopy (HR-TEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Thermo Gravimetric Analysis (TGA). The nanofluids were prepared by mixing fixed amount of unmodified and modified CNTs with water as base fluid and it was sonicated for 1 hr to get a homogenous solution. The specific heat capacities (Cp) of the nanofluids were measured by Differential Scanning Calorimetric (DSC) technique. The results show that the specific heat capacity of unmodified and modified CNTs mixed with water is significantly higher than pure water. While the heat transfer of the nanofluid increased sharply by increasing the dosage of the unmodified and modified CNTs. It was noted that, the metal oxide nanoparticles and the PEG functional groups enhance the dispersion of the CNTs and increased their heat capacities and the heat transfer of the fluid. Furthermore there is no effect neither of the CNTs nor modified CNTs on the pressure drop of the system.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Hussein, Muataz
Committee Members:	Al.Mubaiyedh, Usamah and Ben-Mansour, Rached
Depositing User:	Abdullah Darweesh Manaserah (g201201040)
Date Deposited:	31 Aug 2014 08:43
Last Modified:	01 Nov 2019 15:43
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139339