در روش یک مرحله­ ای، ذرات موردنظر به‌طور مستقیم در درون سیال تهیه و پراکنده می‌شود. به‌عنوان مثال برای تهیه نانوذرات فلزی درون یک سیال، بخار فلز مستقیم به درون سیال پایه هدایت می‌شود تا به شکل نانو ذرات کندانس شود. این روش تهیه نانوسیال به روش پایین به بالا^[۵۵] نیز معروف است. این روش، روش مناسبی برای تولید نانوسیالات فلزی است. در این روش تهیه نانوسیال، سطح نانوذرات در معرض شرایط نامطلوبی قرار نگرفته و پوشش ­های ناخواسته­ای روی آن‌ها تشکیل نمی­ شود. به همین دلیل نانوذرات تهیه‌شده از این طریق بسیار تمیز است و این مزیت روش یک مرحله­ ای به دلیل فرمول­بندی نانوسیال است. تهیه نانوسیال با این روش اغلب همراه با مقدار متراکم شدن و تجمع ذرات در درون سیال است. روش یک مرحله­ ای تهیه نانوسیال به دلیل فنی اغلب کمتر مورد استفاده محققین قرار گرفته است، در عوض در اغلب کارهای تحقیقاتی، محققین در گزارش­های خود به استفاده از روش دومرحله‌ای جهت تهیه نانوسیال اشاره‌کرده‌اند. این به علت آسان­تر بودن فرمول­بندی نانوسیال با نانوپودرهای آماده و خریداری شده است.

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

در روش دو مرحله­ ای برای تهیه نانوسیال، از انواع پودرها با اندازه­ های مختلف به‌راحتی می­توان استفاده کرد، مسئله­ای که در روش یک مرحله­ ای با مشکلات بیشتری همراه است. در این روش، ابتدا نانوذره موردنظر یا نانولوله موردنظر تهیه‌شده و سپس به سیال پایه افزوده می‌شود. به نظر می‌رسد که این روش با توجه به این‌که می­توان نانو­ذرات و نانو­لوله­ها را بیشتر و اغلب آسان­تر از روش یک مرحله­ ای تهیه کرد، اقتصادی بوده و برای کاربردهای صنعتی بهتر باشد. در روش دو مرحله­ ای نیز باید مسئله کلوخه شدن و توده­ای شدن و نیز چسبندگی نانوذرات را در نظر گرفت. شکستن وضیعت توده­ای ذرات و برگرداندن آن به وضعیت اولیه از اقدامات اساسی است که در تهیه نانوسیال باید صورت بگیرد. چراکه اندازه و توزیع ذرات در داخل سیال مهم‌ترین نقش را در تعیین رفتار حرارتی و هیدرولیکی بر عهده دارد. روش دو مرحله­ ای شیوه­ای مناسب برای تهیه نانوسیالات اکسیدی می­باشد. تجهیزات مختلفی را برای پراکنده­سازی نانوذرات در درون سیال می­توان به کار برد. ازجمله این تجهیزات حمام ماورای صوت، همزن مغناطیسی، همزن با توان برشی بالا و هموژنایزر می­باشند. زمان فرآوری نانوسیال و شدت همزن تاثیر مهمی بر پراکندگی نانوذرات در درون سیال پایه دارند. پیوند­های ضعیف ایجادشده در بین ذرات توده­ای شده با اعمال نیرو شکسته می­ شود بااین‌حال نانوذرات به‌شدت متمایل به توده­ای شدن مجدد هستند. یکی از دلایل این مسئله نیروی واندروالس می­باشد. نانوذراتی که به روش یک مرحله­ ای و یا به روش دومرحله­ای تهیه می­شوند باید تا حد ممکن پایدار بوده و ذرات پراکنده‌شده در سیال تجمع پیدا نکرده و کلوخه و ته­نشین نشوند. برای رسیدن به چنین وضعیت پایداری باید مسئله پایدارسازی تعلیق نانوذرات در سیال موردتوجه قرار بگیرد.
۴-۴ خواص ترموفیزیکی نانوسیالات
در تحلیل انتقال حرارت جا به ­جایی در نانوسیالات، تعیین دقیق خواص ترموفیزیکی مسئله‌ای کلیدی است. محاسبه چگالی و گرمای ویژه نانوسیالات به صورت مستقیم قابل‌دستیابی است اما در رابطه با لزجت و ضریب هدایت حرارتی، در نتایج آزمایشگاهی و هم مدل‌های تئوریک موجود تناقض­های آشکاری در مقالات وجود داشته و روابط متعددی ارائه شده است.
۴-۴-۱ چگالی
چگالی نانوسیالات به‌وسیله تعریف زیر قابل تعیین است [۱۵].

که در اینجا j کسر حجمی ذره و اندیس nf، f و pبه ترتیب بیانگر نانوسیال، سیال پایه و ذره هستند. پاک و چو^[۵۶] [۱۵] به‌طور تجربی نشان دادند که معادله بالا یک تعریف دقیق چگالی نانوسیالات است.
۴-۴-۲ گرمای ویژه
دو تعریف زیر برای تعیین گرمای ویژه نانوسیالات وجود دارد [۱۶]:

به نظر می‌رسد معادله (۴-۳) معادله بهتری است چراکه گرمای ویژه، مقدار جرم ویژه­ای است که تأثیر آن به چگالی اجزای مخلوط بستگی دارد.
۴-۴-۳ لزجت
لزجت نانوسیال متغیری مهم برای عملکردهای کاربردی است چراکه مستقیم بر افت فشار در جا به ­جایی اجباری تأثیرگذار است. بنابراین، برای ایجاد امکان استفاده از نانوسیالات به شکل کاربردی، میزان افزایش لزجت نانوسیالات در مقایسه با سیالات خالص باید بررسی شود. در حال حاضر در مقایسه با تحقیقات انجام‌شده در رابطه با ضریب هدایت گرمایی نانوسیالات تحقیقات محدودی در مورد لزجت در مقالات فعلی وجود دارد. در اینجا به‌طور خلاصه، در مورد برخی مدل‌های تئوریک لزجت نانوسیالات بحث می‌شود.
انیشتین^[۵۷] [۱۷] تعریفی را برای تعیین لزجت دینامیکی در محلول­های معلق حاوی ذرات کروی پیشنهاد داد. در این مدل از اثر متقابل ذرات چشم‌پوشی شده است. رابطه مذکور به صورت زیر است.

برخی تحقیقات بعدی این حقیقت را موردتوجه قرارداد که لزجت باید تا جایی که کسر حجمی ذرات به بیش‌ترین مقدار خود می­رسد افزایش پیدا کند. برای مثال برینکمن^[۵۸] [۱۸] معادله زیر را پیشنهاد داد.