افزایش بازدهی موتور خودرو با نانوذرات

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، مسئله‌ انتقال حرارت یکی از مسائل مهم در بسیاری از صنایع از جمله صنایع نفت و گاز، صنایع تولید انرژی، غذایی و هسته‌ای به شمار می‌روند.

در بین صنایع مختلف، صنعت خودروسازی به دلیل درآمدهای قابل توجه، یکی از مهم‌ترین بخش‌های اقتصاد محسوب می‌شود و پیشرفت در این صنعت بر صنایع دیگر نیز تأثیرگذار است. یکی از اهداف اساسی صنعت خودروسازی دستیابی به موتورهایی با بازدهی بالاتر است. افزایش بازدهی حرارتی رادیاتورها می‌تواند راه رسیدن به هدف مذکور را هموار کند. تاکنون رویکردهای متفاوتی از جمله بهینه‌سازی ابعاد رادیاتورها، اضافه کردن فن‌های بیشتر و استفاده از کانال‌های میکرونی جهت بهبود عملکرد رادیاتورها مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفته‌اند.

مهدی شنبدی، محقق این طرح گفت: در این تحقیق سیالی جدید با هدایت حرارتی بالا به‌منظور استفاده در سیستم خنک‌کننده‌ی خودرو سنتز شده است؛ این سیال دارای پایه‌ای از خانواده‌ نانوساختارهای کربنی است.

وی با بیان اینکه استفاده از این نانوسیال در سیستم خنک‌کننده‌ موتور خودرو موجب بهبود عملکرد و افزایش بازدهی موتور خودرو می‌ شود، افزود: این امر کاهش هزینه‌ مربوط به مصرف انرژی را دنبال خواهد داشت؛ به‌علاوه تولید این نانوسیال با استفاده از روشی ساده و کم‌هزینه صورت گرفته است.

شنبدی اظهار داشت: گرافن به دلیل خواص ترموفیزیکی خوب خود از جمله هدایت حرارتی بالا می‌تواند جهت افزایش ضریب انتقال حرارت سیالات مورد استفاده قرار گیرد؛ اما یکی از معایب گرافن که کاربرد آن را با محدودیت مواجه کرده عدم تمایل به پراکندگی همگن در فاز مایع است.

وی ادامه داد: این بدان معناست که نانوصفحات گرافن تمایل زیادی به اتصال به یکدیگر از خود نشان می‌دهند؛ ازاین‌رو در این طرح با جانشینی نیتروژن به جای کربن در ساختار گرافن از به هم چسبیدگی این نانوصفحات ممانعت شده و یک سیال حاوی آب و اتیلن گلایکول و نانوصفحات گرافنی مچاله شده‌ نیتروژن دار سنتز شده که قابلیت بالایی در خنک کردن موتور دارد.

به گفته‌ شنبدی، در این طرح ابتدا گرافن نیتروژن دار شده با سطح فعال بسیار بالا سنتز شده و سپس به طراحی سیستم بهینه‌ رادیاتور خودرو پرداخته شده است.

وی عنوان کرد: در ادامه یک سیال همگن حاوی گرافن مچاله شده‌ی نیتروژن دار و مخلوطی از آب و اتیلن گلایکول تولید شده است؛ در نهایت نیز خواص ترموفیزیکی این نانوسیال سنتز شده از قبیل ویسکوزیته، هدایت و ظرفیت حرارتی و هدایت الکتریکی بررسی شده است.

وی افزود: همچنین تأثیر این نانوسیال بر عملکرد حرارتی رادیاتور خودرو در شرایط آزمایشگاهی و صنعتی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های مهندس مهدی شنبدی، دانشجوی دکترای دانشگاه فردوسی مشهد و مهندس احمد امیری، دانشجوی دکترای دانشگاه مالایای مالزی است. نتایج این کار در مجله‌ Chemical Engineering Journal (جلد ۲۸۹، سال ۲۰۱۶، صفحات ۵۸۳ تا ۵۹۵) به چاپ رسیده است.