برای اولین بار در جهان شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی به دانش فنی افزایش راندمان مبدل های حرارتی به وسیله نانوسیالات دست یافت

امروزه تلاش بسیاری در جهت افزایش شدت انتقال حرارت و یا کوتاه نمودن زمان انتقال حرارت در مبدل­ها صورت می‌گیرد. استفاده از پره‌ها (برای افزایش سطح انتقال حرارت) و سایر فناوری­های موجود از روش­هایی هستند که در افزایش انتقال حرارت به­کار می‌روند. اما این روش­ها پاسخگوی نیاز به انتقال حرارت بالا در صنایع مختلف نیستند و علاوه بر آن سبب افزایش افت فشار هم می‌شوند. در نتیجه باید به روش­های دیگری برای افزایش عملکرد حرارتی در این صنایع متوسل شد.

سیالات متداول در انتقال حرارت مانند آب، اتیلن­گلیکول، روغن موتور و غیره نقشی حیاتی در فرآیندهای انتقال حرارت در صنعت ایفاء می‌کنند. این سیالات به­طورکلی دارای خواص انتقال حرارت ضعیفی در مقایسه با اکثر جامدات هستند و همین امر سبب ایجاد مشکلات فراوانی در طراحی مبدل­های حرارتی و فشرده ساختن آنها شده ‌است. پیشرفت­های اخیر در معلق ‌ساختن ذرات فوق­العاده ریز جامد در سیالات، به­عنوان راهبردی جدید در عملیات انتقال حرارت مطرح شده ‌است. انواع مختلفی از ذرات جامد شامل ذرات فلزی و اکسید فلزات به سیالات جهت تشکیل سوسپانسیون افزوده می‌شوند تا عملکرد حرارتی آنها را بهبود بخشند. با این وجود این سوسپانسیون­های معمولی که حاوی ذرات معلق میلی­متری و میکرومتری هستند با مشکلات ته­نشینی ذرات، سایش تجهیزات، گرفتگی کانال­ها و افت فشار زیاد مواجه هستند.

نانوسیال به محلول سوسپانسیونی اطلاق می‌شود که ذرات فوق­العاده ریز (کوچکتر از یکصد نانومتر) در سیالی خالص به حالت تعلیق درآورده شده‌ باشند. این نانوذرات از جنس فلز و یا اکسید فلزات هستند و اغلب کروی شکل و یا استوانه‌ای می‌باشند. این سوسپانسیون­ها سری جدیدی از سیالات واسط حرارتی هستند که از معلق ساختن ذرات بسیار ریز در مایعات متداول مانند آب و اتیلن‌گلیکول به­دست آمده‌اند و عملکرد حرارتی سیالات پایه را افزایش می‌دهند.

نتایج بررسی­های انجام شده در تحقیق حاضر در زمینه انتقال حرارت نانوسیالات که در شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی انجام پذیرفته است نشان می‌دهد که استفاده از نانوسیالات سبب افزایش ضریب هدایت حرارتی و ضریب انتقال حرارت جابجایی نسبت به سیالات پایه می‌گردد. در مبدل­های حرارتی پوسته و لوله به­دلیل عملکرد حرارتی بالای نانوسیال نسبت به آب، می‌توان از نانوسیال در فرآیندهای گوناگون برای سرمایش و گرمایش استفاده‌کرد. به این ­ترتیب با افزایش انتقال حرارت می­توان دبی آب مصرفی را در اکثر مواقع کاهش داد. این امر می­تواند راه­گشای مشکل آب مصرفی و پساب تولیدی صنایع بزرگ نظیر صنعت نفت و به­ویژه صنعت پتروشیمی باشد. هم­چنین با افزایش انتقال حرارت می‌توان ابعاد مبدل­های حرارتی مورد استفاده در این صنایع را کاهش داد.

لازم به­ذکر است که تاکنون رفتار حرارتی نانوسیالات در مبدل­های حرارتی پوسته و لوله بررسی نشده است و بسیاری از نتایج به­دست آمده در زمینه انتقال حرارت نانوسیالات، در مورد دو شرط مرزی شار حرارتی ثابت و دمای ثابت در دیواره و در هندسه­های مختلفی همچون لوله­ها و کانال­ها به­دست آمده‌اند. در مبدل­های حرارتی، شرط مرزی حرارتی واقعی، متفاوت است بدین معنی که هیچ یک از شروط مرزی یاد شده وجود ندارد و دمای دیواره و همچنین شار حرارتی در طول مبدل تغییر می‌کند.

یکی از موانع موجود برای افزایش ظرفیت صنایع مختلف، عدم پاسخگویی دستگاه­های حرارتی در ظرفیت­های بالاتر می­باشد. علاوه بر این افزایش ظرفیت، افزایش افت فشار را به­دنبال دارد و این مساله یکی از مهمترین محدودیت­ها در صنایع بزرگ به­ویژه صنعت پتروشیمی به­شمار می­رود. روش­های متداول افزایش انتقال حرارت به­شدت سبب افزایش افت فشار نیز می­شوند. براساس نتایج تحقیق حاضر که برای اولین بار در دنیا انجام شده است می­توان با استفاده از نانوسیالات خاص، راندمان حرارتی مبدل­های حرارتی را که از مهمترین دستگاه­های حرارتی به­کار رفته در صنایع می­باشد به­طور چشمگیری افزایش داد و این در حالی است که افت فشار نیز کاهش قابل ملاحظه­ای پیدا می­کند. نتایج این تحقیق تحول شگرفی در صنایع مختلف از دیدگاه­های محیط زیست، انرژی، افزایش ظرفیت و اقتصادی ایجاد خواهد نمود.