화학 반응을 통해 변형된 하이브리드 나노유체의 전기삼투 변조 연동 흐름에 대한 향상된 열 효과

Oct 13, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13756(2022) 이 기사 인용

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이 분석에서는 변형된 하이브리드 나노유체(MNF)의 열적 및 흐름 특성이 전기삼투 및 동종-이종 화학 반응의 영향 하에서 조사되었습니다. Cu, CuO 및 Al2O3의 세 가지 유형의 나노입자를 사용하여 물을 작동 액체로 사용하여 MNF의 성능을 모니터링합니다. 가열 현상의 결정은 NP 모양, 온도 의존 점도, 줄 가열, 열 발생/흡수 및 점성 소산의 효과를 통합하여 조사됩니다. 이 탐구에서는 자동 촉매와 반응물의 확산 계수가 동일하다고 가정합니다. 모델 공식에는 윤활 및 Debye-Huckel을 사용하는 물리적 가정에 따라 ODE로 변환되는 매우 비선형적인 PDE 시스템이 포함되어 있습니다. 해 처리에는 지배 미분 방정식을 풀기 위한 Homotopy 섭동 방법이 사용됩니다. 주요 결과는 이종 반응 매개변수를 추가하면 농도 프로필을 향상시키는 데 도움이 된다는 것을 보여줍니다. 결과적으로, NP의 부피 분율이 증가함에 따라 온도 곡선이 감소합니다. 수정된 하이브리드 NF는 기본 H20, 일반 Al2O3–H20 및 하이브리드 Cu + Al2O3–H20 NF에 비해 열 전달 속도가 더 높습니다. 전기삼투 매개변수를 개선하여 압력 구배를 감소시킵니다. 또한 분석적 결과(HPM)와 수치적 결과(NDSolve)를 비교하면 두 결과가 모두 잘 일치하는 것으로 나타났습니다.

열 수송은 다양한 기술 분야에서 주요하고 중요한 현상 중 하나로 간주됩니다. 나노유체(NF)의 열 역학은 응용 측면에서 매우 흥미롭고 새로운 것입니다. NF는 기본 유체에 부유하는 나노 크기 입자로 인해 탁월한 열 전달 능력을 갖춘 불가피한 유체 종류입니다. NF는 등유, 물, 오일, EG 등과 같은 작동 액체와 미세한 금속 입자(5~100 nm)가 일관되게 혼합되어 있음을 나타냅니다. NF라고 불리는 결과 액체는 우수한 열 전도성1,2,3, 균일성, 높은 안정성을 갖습니다. , 낮은 오염으로 인해 자동차, 발전, 압출 기계, 화학 생산, 태양열 집열기, 공기 청정기, 전자 제품, 원자력 시스템을 포함하는 다양한 활동에서 보편적으로 사용되는 매체입니다. 그리고 약물치료. 실험적 연구에 따르면 NF의 TC는 입자의 부피 분율, 입자 크기, 입자 구조, 기본 액체 물질, 클러스터링, 첨가제, 온도 및 NF의 산도와 같은 다양한 측면에 따라 달라집니다4,5. 나노액체 크기 스펙트럼에서는 입자 표면 대 입자 부피 비율이 너무 커서 모든 상호 작용이 표면력 및 반 데르 발스 인력과 같은 단거리 힘에 의해 구동됩니다. Buongiorno6는 브라운 운동과 열영동을 고려하면서 대류 나노유체 수송을 연구했습니다. 그의 연구에서 그는 브라운 확산과 열영동 확산이 NF에 의한 열 전달의 놀라운 증가에 대한 핵심 요소라는 사실을 발견했습니다. Tiwari와 Das7은 작은 재료의 크기, 열 전도성, 점도 및 부피 분율을 NF 열 전달 메커니즘에 입력하여 NF 운송을 형성했습니다. Lazarus8은 다양한 열 전달 현상에서 NF의 적용을 다루었습니다. 이 방향으로 수행된 최근 연구는 참고문헌9,10,11,12,13,14을 통해 관찰될 수도 있습니다.

유연한 벽을 통해 전달되는 횡방향 병진파로 인한 진동은 연동운동이라고 불리는 근육 전도체의 중단 없는 주기적인 진동으로 이어졌습니다. 이러한 종류의 흐름은 펌프의 작용으로 관 경계를 따라 낮은 압력에서 높은 압력으로 이동하는 진행파에 의해 생성됩니다. 연동 흐름은 지속적인 이완과 근육 수축에 의해 체액이 한 위치에서 다른 위치로 이동하는 자연 이동 현상입니다. 윤활 절차 중 연동 운동은 Shapiro 등15에 의해 광범위하게 논의되었습니다. Akram 등16은 비대칭 채널을 통한 연동 수송에 대한 나노액체의 영향을 연구했습니다. Abbasi et al.17은 H2O 기반 나노액체의 연동 운동에 대한 제2법칙 분석을 조사했습니다. 결과 시스템에 대한 분석 솔루션은 HPM을 사용하여 얻습니다. Akbar et al.18은 비가역성 속도를 갖는 나노액체의 연동 수송에 대한 홀 전류 및 복사 열 유속의 영향을 조사했습니다. Reddy et al.19는 마이크로채널에서 금혈 NF 흐름에 대한 엔트로피 속도를 조사했습니다.