عنوان
بررسي عددي تغييرات زاويه تماس حباب بر روي يك سطح صاف در طول فرايند تبخير و اثر آن بر ضريب انتقال حرارت
نويسنده اصلي
بهزادنيا، اميررضا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
رشد حباب بر روي سطح در طول فرايند تبخير، تأثير قابل‌توجهي بر ضريب انتقال حرارت سطح مي‌گذارد و نقش اساسي در بهينه‌سازي انتقال حرارت از سطح ايفا مي‌كند. تشكيل، رشد و جدايش حباب در اين پديده، به‌ويژه از طريق تغييرات زاويه تماس حباب، مستقيماً بر توزيع دما و الگوي جريان مايع اطراف حباب تأثيرگذار است. زاويه تماس، زاويه‌اي است كه در نقطه تماس سه فاز، خط مماس بر سطح حباب با سطح جامد تشكيل مي‌دهد. تغييرات زاويه تماس در طول فرايند تبخير، شدت نيروهاي كاپيلاري و الگوي توزيع فيلم نازك مايع زير حباب را تحت تأثير قرار داده، در نتيجه نرخ تبخير و ضريب انتقال حرارت محلي را به ميزان قابل‌توجهي تغيير مي‌دهد. يكي از مسائل چالش‌برانگيز در اين فرايند، بررسي رفتار ديناميكي حباب با در نظر گرفتن تغييرات پيوسته زاويه تماس حباب در طول فرايند تبخير است. در مطالعه عددي حاضر، تأثير رفتار پويا زاويه تماس حباب بر دقت پيش‌بيني ضريب انتقال حرارت در طول فرايند تبخير و زمان جدايش حباب از سطح بررسي شده است. در اين تحقيق، براي رديابي مرز مشترك دوفاز مايع و بخار از روش حجم سيال و براي مدل‌سازي انتقال جرم از فاز مايع به بخار از مدل تغيير فاز لي استفاده شد و اثر زاويه تماس پويا در مقايسه با زاويه تماس ثابت در دقت پيش‌بيني ضريب انتقال حرارت و رفتار ديناميكي حباب نظير زمان جدا شدن حباب، تأثير ترشوندگي سطح تماس بر تغييرات زاويه تماس و در آخر اثر شار حرارتي و پارامترهاي هندسي حباب بر زمان جدايش و ضريب انتقال حرارت مورد مورد مطالعه قرار گرفت. شبيه‌سازي تبخير حباب در يك دامنه دو‌بعدي متقارن تحت شار حرارتي ثابت بر سطح زير حباب انجام گرفت. شبيه‌سازي در دو حالت زاويه تماس پويا و ثابت انجام شد. مقايسه نتايج مربوط به ضريب انتقال حرارت با رابطه استفان و پروسر نشان داد، درحالت زاويه تماس پويا مقدار ضريب انتقال حرارت پيش‌بيني شده در مقايسه با زاويه تماس ثابت حدودا 37 درصد بيشتر و در مقايسه با رابطه استفان و پروسر 4/1 درصد خطا دارد. همچنين، در حالت زاويه تماس پويا پارامترهاي هندسي حباب در طول تبخير (قطر و قطر تماس حباب) در مقايسه با نتايج تجربي با خطاي كمتر از 4 درصد پيش‌بيني شد. اين دقت در پيش‌بيني پارامترها در حالت زاويه تماس پويا عمدتاً ناشي از در نظر گرفتن تغييرات ضخامت لايه نازك مايع و انتقال پيوسته‌ي نيروهاي كاپيلاري در طول رشد حباب است. همچنين نتايج نشان داد زاويه تماس حباب به شدت تحت تاثير ترشوندگي سطح تماس قرار دارد، به‌گونه‌اي كه تغييرات زاويه تماس بر روي سطوح آب‌گريز و آب‌دوست با هم كاملاً متفاوت است، كه باعث مي‌شود تغييرات ضريب انتقال حرارت سطوح آب‌گريز و آب‌دوست با هم متفاوت باشد، در آخر نتايج نشان داد كه افزايش شار حرارتي، كاهش قطر و قطر تماس حباب به‌طور قابل‌توجهي ضريب انتقال حرارت را افزايش داده و زمان جدايي حباب را كاهش مي‌دهد.
شماره ركورد
234813
گرايش رشته تحصيلي
تبديل انرژي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان