19044

۱۹۰۴۴

مطالعه ي تجربي و تحليلي رفتار ديناميكي حباب در جوشش جرياني مادون سرد، درون كانال هاي مستقيم افقي و خميده U شكل قائم

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

۱۳۹۴

۱۳۹۶/۱۲/۱۵

دكتر حميد صفاري

مكانيك

چكيده مطالعه ي جوشش جرياني در كانال هاي خميده به علت وجود پديده هايي نظير جريان ثانويه، پيچش جريان و گراديان فشار شعاعي، از پيچيدگي بالايي برخوردار مي باشد. در پايان نامه ي حاضر رفتار ديناميكي حباب ها به دو روش تحليلي و تجربي در جوشش جرياني مادون سرد، در دو كانال مستقيم افقي و خميده U شكل قائم، مورد مطالعه و مقايسه قرار گرفته مي باشد. در روش اول بر اساس مطالعات گذشتگان فيزيك حاكم بر ديناميك حباب ها و نيروهاي وارده بر حباب، تشريح شده است. علاوه بر اين، در اين بخش، به منظور پيش بيني قطر و زمان هاي جدايش و برخاست حباب ها، در هر دو كانال مستقيم افقي و U شكل، مدل ها و همبستگي هايي توسعه داده شده مي باشند. سپس به منظور اعتبار دهي به مدل هاي فيزيكي و همبستگي هاي توسعه داده شده، آزمايشات تجربي لازم به كمك تصوير برداري سرعت بالا، انجام پذيرفتند. در طي آزمايشات انجام يافته، اثر شرايط جريان شامل دبي حجمي جريان و دماي مادون سرد جريان ورودي همراه با اثر شار حرارتي ديواره بر روي رفتار ديناميكي حباب ها مطالعه شد. نتايج تجربي استخراج شده توافق خوبي با نتايج حاصل از مدل هاي فيزيكي و همبستگي هاي توسعه داده شده، نشان دادند. علاوه بر اين، برخي از همبستگي هاي تجربي و مدل هاي ارائه شده در ادبيات موضوع، به منظور پيش بيني قطر و زمان هاي جدايش و برخاست حباب، به كار گرفته شدند تا نتايج تجربي موجود را در هر دو كانال مستقيم و خميده U شكل، پيش بيني نمايند. مقايسه ي نتايج نشان داد كه روابط ارائه شده در ادبيات موضوع، با درصد خطاي بزرگي، نتايج تجربي موجود را پيش بيني مي كنند كه مي توان دلايلي نظير تفاوت در شرايط جريان، شار حرارتي ديواره، جنس سيال، وضعيت هندسي قرارگيري كانال ها و نيز عدم وجود اثرات ناشي از ترم گراديان فشار شعاعي و انحناي مسير (براي داده هاي كانال خميده)، در روابط ارائه شده را، عامل بوجود آمدن خطاهاي بزرگ دانست. واژه‌هاي كليدي: جوشش جرياني مادون سرد، رفتار ديناميكي حباب، قطر جدايش و برخاست حباب، كانال مستقيم افقي، كانال خميده U شكل

1397/04/05

Experimental and analytical study of bubble dynamic behavior in straight and U bend channels during subcooled flow boiling

2/20/2019 12:00:00 AM

Abstract: Abstract Study of flow boiling in curved channels contains lots of complexity due to the existence of phenomena such as secondary flow, torsion of flow and radial pressure gradient. In this study dynamic behavior of bubbles is studied and compared using analytical and experimental methods in sub-cooled flow boiling, inside two horizontal straight and vertical U-shaped channels. In the first method, physics governing bubble dynamics and applied forces to bubbles are described based on previous studies. Moreover, in this part, models and correlations are developed in order to anticipate diameter and departure and lift-off time of bubbles, in both horizontal straight and U-shaped channels. Afterwards, required experiments were conducted using high-speed imaging in order to validate physical models and developed correlations. During conducting the experiments, effects of flow conditions such as volumetric flow rate, sub-cooled temperature of inlet flow and effect of wall heat flux on dynamic behavior of bubbles were studied. Experimental results showed a good consistency with results of physical models and developed correlations. Furthermore, some of experimental correlations and models represented in literature were employed in order to anticipate diameter and departure and lift-off time of bubbles in both straight and U-shaped channels. Comparison of results showed that presented results in the literature anticipates existing experimental results with Major error percentage that could be due to different reasons such as difference in flow conditions, wall heat flux, fluid, geometrical condition of channels and inexistence of radial pressure gradient term effects and path curvature (for curved channels data) in presented relations; these reasons are estimated to be the cause of major errors in the comparison of results. Keywords: Sub-cooled flow boiling, dynamic behavior of bubbles, departure and lift-off diameter, horizontal straight channel, U-shaped channel