بهبود فرآيند جوشش استخري با استفاده از كنترل مراكز هسته زايي و تركيب روش هاي تاثيرگذار

كارشناسي ارشد

جوشش استخري فرايندي است كه در آن سطح گرم با دماي بيشتر از اشباع سيال، درون حجم زيادي از سيال ساكن قرار مي گيرد. اين فرايند كه با تغيير فاز سيال همراه است، توانايي بالايي براي برداشت حرارت دارد. از آنجا كه جوشش استخري به طور گسترده اي در بسياري از صنايع مدرن مورد استفاده قرار مي گيرد، نياز به بهبود آن منجر به توسعه روش هاي جديد شده است. يكي از روش هاي جديدي كه تاكنون مطالعات كمي روي آن انجام شده است، ايجاد سطوح با هدايت گرمايي دوگانه است. در مطالعه تجربي حاضر، در طي سه مرحله آزمون، تأثير گام، عرض و عمق كانال هاي داراي ضريب رسانايي گرمايي پايين بر بهبود فرايند جوشش استخري ارزيابي شد. اين كانال ها بر روي سطح مس به عنوان ماده اي با ضريب رسانايي گرمايي بالا واقع شدند تا سطح با هدايت دوگانه را تشكيل دهند. در طي هر مرحله آزمون، يك پارامتر متغير و دو پارامتر ديگر ثابت بودند تا اثر هر پارامتر به صورت مجزا ديده شود. براي ساخت نمونه ها در ابتدا با تراشكاري، نمونه هاي ساده مسي تهيه شدند، سپس توسط ماشينكاري تخليه الكتريكي شيار خورده و درون شيارها با مخلوطي از چسب اپوكسي و سيليكا ايروژل آبدوست پر شدند. در ادامه آزمون هاي جوشش استخري در فشار اتمسفر و با آب ديونيزه، با بررسي شهودي شكل گيري و جدايي حباب ها انجام شد. طبق نتايج بدست آمده، نمونه 4 با گام كانالmm 2/5، عرضmm 0/5، و عمق mm 0/3 به شار حرارتي W/cm^2 103/9 و ضريب انتقال حرارت W/cm^2.K 7/6 رسيد كه به ترتيب 62% و 58% بهبود نسبت به سطح ساده محسوب مي شود. انتخاب بهترين گام كانال منجر به كاهش 21 درصدي قطر خروجي حباب و به تبع آن افزايش فركانس جدايي حباب شد. افزايش عرض كانال به مقدار مطلوب mm 1/5 منجر به رخ دادن پديده تمركز حرارتي و بهبود ضريب انتقال حرارت تا 146% در شارهاي حرارت پايين شد. در سري تغييرات عمق كانال، كمترين مقدار عمق برابر mm 0/3 بهترين عملكرد را در بهبود انتقال حرارت داشت. در تحليلي ديگر با مقايسه سه روش كانال هاي تماماً پر، يك در ميان پر، و تماماً خالي مشخص شد در حالتي كه كانال ها تماماً پر هستند، مي توان در دماي مافوق گرم كمتري به شار حرارتي بيشينه دست يافت. آزمون اِيجينگ زاويه تماس براي مخلوط اپوكسي نشان داد اين ماده از پايداري زاويه تماس قابل قبولي برخوردار است و نتايج حاضر قابل توليد مجدد هستند. در انجام تحليل زاويه تماس مشاهده شد كه زاويه تماس قطره آب در هر موقعيت قرارگيري بر روي كانال ها كاهش مي يابد. مطالعه حاضر درك مناسبي از تأثير ويژگي هاي ابعادي كانال هاي داراي رسانايي پايين كه موجب آبرساني بهتر به سطح گرمكن و ايجاد مسير هاي جداگانه آب و بخار مي شوند، فراهم كرده است.

195705

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

مهندسي مكانيك- تبديل انرژ ي

دكتر حميد صفاري