بررسي آزمايشگاهي انتقال حرارت جوشش جرياني اشباع مبرد R-141b در ميكروكانال مارپيچ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

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.

211096

پديده هاي انتقال

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

نسرين اعتصامي، مسعود حق شناس فرد

محسن نصر اصفهاني