17417

15246

كارشناسي ارشد

پديده هاي انتقال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

چهارده، 62ص. : مصور، جدول، نمودار

محسن نصر اصفهاني

نسرين اعتصامي، مسعود حق شناس فرد

1401/01/07

كتابنامه

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

1401/01/22

2820163

هدف از انجام اين پژوهش، بررسي انتقال گرماي جوشش جرياني اشباع در ميكروكانال مارپيچ عمودي بوده است. تفاوت انتقال گرماي جوشش جرياني در لوله‌هاي خميده ميكرو با ميكروكانال‌‌هاي مستقيم بررسي شده است. در اين مطالعه، به بررسي تغييرات ضريب انتقال حرارت دوفاز با تغيير شار جرمي و شار حرارتي پرداخته شده است. آزمايش‌‌ها در ميكروكانال مدوري به قطر داخلي 07/1 ميلي متر و طول 31 سانتيمتر با سيال مبرد R141b انجام شده است. ميكروكانال به صورت مارپيچ بوده و از 5 خم U شكل با انحناي 5/2 سانتيمتر به صورت متوالي تشكيل شده است. آزمايش‌‌‌‌ها تحت دو شرايط فشار اتمسفريك و فشارهاي Mpa 16/08-0/0، دماي ورودي سيال بين 24-22 درجه سانتيگراد، شار جرمي "kg" ⁄("m" ^"2" ".s" ) 67-135 و شار حرارتي "kW" ⁄"m" ^"2" 30- 5/1 انجام شده است. مشاهده شد ضريب انتقال حرارت جوشش، با افزايش شار گرمايي كاهش مي‌‌يابد. همچنين ضريب انتقال حرارت به طور قابل ملاحظه‌اي با افزايش شار جرمي در يك كيفيت بخار مشخص، افزايش‌مي يابد و با افزايش كيفيت بخار براي يك شار جرمي ثابت، كاهش‌مي يابد. افزايش كيفيت بخار، سبب برخورد حباب به ديواره ميكروكانال وكاهش تماس مايع با ديواره ميكروكانال شده و در نتيجه خشك شدگي موضعي رخ دهد. اين پديده كاهش ضريب انتقال حرارت همرفت را به دنبال دارد. تغييرات HTC با شار گرمايي، كيفيت بخار و شار جرمي نشان‌مي دهد هم جوشش هسته‌‌اي و هم جوشش جابجايي رخ مي‌‌دهد. در هر چهار شار جرمي "kg" ⁄("m" ^"2" ".s" ) 67، 90، 112 و 135 تا قبل از رسيدن به شار بحراني مكانيسم غالب جوشش هسته‌‌اي مي‌‌باشد زيرا ضريب انتقال حرارت مستقل از شار جرمي و وابسته به شار حرارتي مي‌‌باشد. همچنين با افزايش بيشتر شار حرارتي، ضريب انتقال حرارت ثابت بوده و نشان مي‌‌دهد مكانيسم جوشش از هسته‌اي به جا به جايي اجباري تغيير كرده است. با افزايش بيشتر شار حرارتي و نزديك شدن به ناحيه بحراني، ضريب انتقال حرارت در هر چهار شار جرمي كاهش مي‌‌يافت. همچنين بر اساس شواهد مشخص شد CHF با افزايش شار جرمي، افزايش مي‌‌يابد كه اين نتيجه در ميكروكانال‌‌هاي مستقيم نيز مشاهده شد. مقدار شار گرمايي بحراني در اين پژوهش "kW" ⁄"m" ^"2" 34-59 بدست آمده است. همچنين، مشخص شد ضريب انتقال گرماي جوشش جرياني در ميكروكانال مارپيچ مانند ميكروكانال مستقيم در مكانيسم جوشش هسته‌‌اي به شار حرارتي وابسته بوده و مستقل از كيفيت بخار و شار جرمي مي‌‌باشد. مقدار ضريب انتقال حرارت در فشار اتمسفريك بيشتر از حالتي كه فشار متفاوت بود بدست آمد. در ميكروكانال مستقيم با شرايط يكسان با پژوهش حاضر، ضريب انتقال حرارت اندازه¬گيري نشده است به همين دليل امكان مقايسه با ميكروكانال مارپيچ امكان پذير نمي¬باشد.

The purpose of this study was to investigate the heat transfer of saturated flow boiling in a vertical serpentine microchannel. The difference between difference between the heat transfer of a flow boiling in a bent microchannel and a direct microchannel has been investigated. In this study, two-phase heat transfer coefficient alternation with the change of mass flux and heat flux was discussed. All experiments were performed in a circular microchannel with an inner diameter of 1.07 mm and a length of 31 cm with R141b refrigerant fluids. The microchannel is helical and consists of 5 U-shaped bends with a curve of 2.5 in row. The experiments were performed under two atmospheric pressure of 1 and 0.08-0.16 MPa, fluid inlet temperature conditions between 22-24 °C, mass flux 67-135 kg/m2.s and heat flux 1.5-30 kW/m2. It was observed that by increasing heat flux the boiling heat transfer coefficient decreases. In system with different pressure, the heat transfer coefficients also increases by increasing mass flux for a given vapour quality and decreases by increasing the vapour quality for a constant mass flux. Increasing the vapour quality causes that the bubbles hit the wall of microchannel which will cause reduction or prevention of fluid contact with the wall and concequently local drying may occur. This phenomenom leads to a decrease in the convection heat transfer coefficient. Changes in HTC with heat flux and changes in vapour quality with mass flux indicate both nucleat and convective boiling. In a four mass fluxes 67, 90, 112 and 135 kg/m2.s before reaching the critical heat flux the predominant mechanism is nucleat boiling because the heat transfer coefficient is independent of the mass flux and is dependent on the heat flux. Also, with further increase of heat flux, the heat transfer coefficient is constant and shows that the boiling mechanism has changed from nucleat to forced convection. As the heat flux increases more and more and approaches the critical regions, the heat transfer coefficient decreases in all four mass fluxes. Evidence also showed that CHF increases by increasing mass flux which is observed in direct microchannel. The critical heat flux value in this study is 34-59 kW/m2 at atmospheric pressure of 1. Also, the value of heat transfer coefficient at atmospheric pressure was higher than when the pressure was different. In direct microchannels with the same conditions as the current study, the heat transfer coefficient has not been measured, therefore it is not possible to compare with serpentine microchannel.

محسن نصر اصفهاني

نسرين اعتصامي، مسعود حق شناس فرد