20251

۲۰۲۵۱

ايجاد كانال و بررسي تاثير آن روي جوشش هسته اي

كارشناسي ‌ارشد

طراحي كاربردي

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۸/۲۸

دكتر صفاري

مكانيك

محدوديت منابع انرژي و نياز تجهيزات صنعتي مختلف به كوچك¬تر شدن ، نيازِ به سيستم¬هاي كارآمد براي برداشتن مقادير زيادي گرما از يك سطح كوچك را پيش از پيش ضروري¬تر مي¬سازد. جوشش استخري يكي از روش¬هاي اثبات¬شده در حذف شار¬هاي حرارتي زياد در يك سوپرهيت ديواره اندك، مي-باشند كه در تبديل انرژي، سيستم¬هاي مبدل حرارتي و خنك¬كاري قطعات الكترونيكي با چگالي انرژي بالا كاربرد فراواني دارد. عملكرد انتقال حرارت جوشش استخري را مي¬توان با استفاده از روش¬هاي مختلفي مانند استفاده از سطوح بهبود¬يافته، افزايش داد. اساس بهبود بر مبناي افزايش ضريب انتقال حرارت و بيشينه شار حرارتي مي¬باشد. رساله حاضر بر ساخت سطوح توسط روش¬هاي مكانيكي به منظور افزايش انتقال حرارت در فرآيند جوشش استخري تأكيد دارد. در اين تحقيق ابتدا براي بهبود عملكرد و دقت نتايج به دست آمده، دستگاه تست جديدي طراحي و ساخته شد كه مشكلات دستگاه هاي قبلي مانند نشتي، خطاي اندازه گيري و سختي مونتاژ قطعات را به حداقل برساند و همچنين كيفيت ثبت نتايج و تصويربرداري بالاتر باشد. سپس با استفاده از نتايج آزمايش ها و تست هاي گذشته سعي شد براي ارزيابي مشخصه هاي جديد در مزوكانال ها مانند زبري كانال ها، عمق و زاويه شيارهاي متقاطع، طرح آزمايش جديدي مورد تست قرار بگيرد . در اين تحقيق براي اولين بار مزو كانال هاي دو جهته مورد آزمايش قرار گرفته است كه با سه زاويه متفاوت ايجاد شده اند. در اين رساله سعي شده¬است تا جاي امكان از روش¬هاي ساده و كم هزينه استفاده شود. با بررسي فراوان روش وايركات براي ايجاد كانال ها انتخاب شد. همچنين با تغيير پارامترهاي ماشينكاري دو نوع زبري مختلف درون كانال ها ايجاد شد. در طول آزمايش 10 قطعه مورد بررسي قرار گرفت كه با بررسي نتايج و تحليل داده هاي به دست آمده نمودار هاي شار حرارتي و ضريب انتقال حرارت رسم شد. افزايش عمق تاثير مثبت وبسيار زيادي روي نتايج داشت و همچنين زاويه هاي 15 و 45 درجه عملكرد بهتري را ثبت كردند. بهترين قطعات از لحاظ عملكرد داراي زبري بيشتر بودند و تاثير زبري نيز مثبت بوده است ولي به دليل نزديك بودن زبري قطعات و محدوديت روش وايركات اين تاثير كمتر از پارامتر هاي ديگر بوده است.

1397/11/25

Creating channel and studying the effect of meso channels on nucleate pool boiling

11/19/2018 12:00:00 AM

Restriction of energy resources and the need for different industrial equipments to become smaller, necessitates the need for efficient systems for removal of large amounts of heat from a small surface area. Pool boiling is one of the proven ways to remove high heat flux at a low wall superheat, having numerous applications in energy conversion, heat exchanger systems and cooling electronical components with high energy density. Pool boiling heat transfer performance can be improved using various methods such as use of treated surfaces. The foundation of this improvement is based on increasing heat transfer coefficient and critical heat flux. The present thesis emphasizes on the construction of Micro/Nano-structured surfaces using thermal, chemical and mechanical methods to enhance heat transfer in pool boiling process. In this study, pool boiling performance of a simple copper surface is initially investigated. To improve the thermal performance of this surface, combined methods are utilized. First, to improve critical heat flux and heat transfer coefficient, Nanorods are grown on the entire surface using wet chemical method. Regarding the increase in critical heat flux and the decrease in heat transfer coefficient, resulting from increase in surface wettability, the next step is improving heat transfer coefficient by fabricating mesochannels on the surface. At this stage, nucleation sites increase improves heat transfer coefficient, however, due to the reduction of superhydrophilic surface area, the critical heat flux drops. To enhance this parameter, a superhydrophilic porous layer is fabricated in the mesochannels. By doing so, in addition to improvement of heat transfer coefficient due to increase in nucleation sites, critical heat flux will also improve as a result of increase in surface wetting and capillary properties, as well as increased heat transfer surface area. At each stage it has been endeavored to explain the thermal performance using images obtained by growth of bubbles on the surface. Moreover, the morphology change effect for every surface on bubble dynamics is investigated. Error sources for a single surface as a sample are examined and the results are presented as graphs. Finally, the optimal surface for the best thermal performance is introduced. In this thesis, effort has been made as much as possible to use simple and low-cost methods. In some cases where these methods were not applicable, attempts were made at using other alternative methods to fabricate surfaces.