چكيده فارسي :
در اين پژوهش، جريان هواي مرطوب در تماس با يك صفحه‌ي تخت ترموالكتريك مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. اين صفحه داراي طول 5 سانتي‌متر مي‌باشد، در طول مطالعه در دمايي ثابت نگه داشته شده است. هواي مرطوب با دماي اوليه 27 درجه سانتي‌گراد و رطوبت نسبي 70 درصد به داخل كانال وارد شده و پس از برخورد با سطح سردتر صفحه، فرآيند ميعان اتفاق مي‌افتد. هدف اصلي اين تحقيق، شناسايي و بهينه‌سازي عوامل مؤثر بر فرآيند ميعان با توجه به نقش مهم اين پديده در بهبود طراحي صفحات ترموالكتريك سرد شده، به خصوص براي سيستم‌هاي كاهش رطوبت به منظور توليد آب، است. در راستاي شبيه‌سازي جريان ميعان بر روي اين صفحه سرد، از مدل تغيير فاز مخلوط استفاده شده است. علاوه بر اين، تلاش شده است تا شرايطي كه منجر به تشكيل يخ روي صفحه و در نتيجه كاهش انتقال حرارت مؤثر مي‌شود، پيش‌بيني و تحليل گردد. براي اطمينان از صحت نتايج به‌دست‌آمده از شبيه‌سازي عددي، اين داده‌ها با نتايج به‌دست‌آمده از آزمايشات انجام شده توسط دستگاه تست آزمايشگاهي، مقايسه شده‌اند. در اين مطالعه، اثرات پارامترهاي مختلف شامل دماي ديواره، دماي سيال ورودي، سرعت جريان، رطوبت نسبي و طول صفحه بر نرخ ميعان و الگوي جريان هواي مرطوب مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به‌دست‌آمده از شبيه‌سازي‌ها نشان دادند كه با افزايش رطوبت نسبي و دماي سيال، و همچنين با كاهش دماي ديواره، نرخ انتقال حرارت به طور چشمگيري افزايش مي‌يابد. از سوي ديگر، مشخص شد كه كاهش طول صفحه و افزايش سرعت جريان منجر به كاهش نرخ ميعان مي‌شود. پس از تأييد دقت روش حل عددي مورد استفاده، شبيه‌سازي‌ها نشان دادند كه براي دستيابي به بيشترين بازدهي و جلوگيري از تشكيل يخ روي صفحه، در شرايطي كه دماي هواي ورودي 27 درجه سانتي‌گراد و سرعت جريان هوا 5 متر بر ثانيه باشد، دماي صفحه‌ي ترموالكتريك نبايد از 260 كلوين كمتر باشد و طول صفحه نيز نبايد از 5 سانتي‌متر تجاوز كند. اين يافته‌ها نشان‌دهنده‌ي اهميت تنظيم دقيق پارامترهاي دمايي و هندسي براي جلوگيري از تشكيل يخ و دستيابي به بالاترين سطح بازدهي در سيستم‌هاي ترموالكتريك كاهنده‌ي رطوبت است.
چكيده انگليسي :
In this research, the airflow of moist air in contact with a thermoelectric flat plate is analyzed and studied. The plate, which has a length of 5 cm, is maintained at a constant temperature throughout the study. Moist air with an initial temperature of 27°C and 70% relative humidity enters the channel and, upon contact with the cooler surface of the plate, condensation occurs. The main objective of this study is to identify and optimize the factors affecting the condensation process, given the significant role of this phenomenon in improving the design of thermoelectric cooling plates, particularly for dehumidification systems aimed at water production. To simulate condensation flow on the cold plate, a mixed-phase transition model is employed. Additionally, an effort is made to predict and analyze the conditions leading to ice formation on the plate, which consequently reduces effective heat transfer. To ensure the accuracy of the numerical simulation results, the data were compared with experimental results obtained using a laboratory test device. In this study, the effects of various parameters, including wall temperature, inlet fluid temperature, flow velocity, relative humidity, and plate length, on the condensation rate and moist air flow pattern were examined. The simulation results demonstrated that an increase in relative humidity and fluid temperature, as well as a decrease in wall temperature, significantly enhances heat transfer rates. On the other hand, it was found that reducing the plate length and increasing flow velocity lead to a decrease in the condensation rate. After confirming the accuracy of the numerical method used, simulations revealed that to achieve maximum efficiency and prevent ice formation on the plate, when the inlet air temperature is 27°C and the air velocity is 5 m/s, the thermoelectric plate temperature should not drop below 260 K, and the plate length should not exceed 5 cm.
