20364

۲۰۳۶۴

مطالعه‌ي تجربي انتقال حرارت در پديده‌ي چگالش قطره‌اي روي سطح خارجي لوله

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي - علوم حرارتي

۹۶-۹۷

۱۳۹۷/۸/۲۸

دكتر حميد صفاري

مكانيك

در اين پايان‌نامه عملكرد حرارتي لوله با پوشش‌هايي با تر شوندگي‌ متفاوت در معرض چگالش بخار خالص بررسي شده است. يك دستگاه آزمون متشكل از ديگ بخار، محفظه آزمايش، حلقه سيال خنك‌كن و سامانه اندازه‌گيري و كنترل استفاده ‌شده است. شش پوشش شامل سه پوشش آب‌گريز، دو پوشش ابر آب‌گريز و يك پوشش آب‌دوست برروي لوله ايجاد و عملكرد حرارتي آنها مطالعه و مقايسه شده است. سطوح لوله از نظر نوع ساختار زبري، نوع كاهنده انرژي سطحي و زاويه تماس از هم متمايز شده‌اند. دو پوشش آب‌گريز و دو پوشش ابر آب‌گريز با استفاده از دو نوع كاهنده انرژي سطحي بر پايه‌ي روش تك لايه خود چينش يافته ايجاد شده اند. زبري سطوح ابرآب‏گريز با استفاده از فرآيند اكسيداسيون ايجاد شده است. يك پوشش پايه پليمري نيز براي بررسي بيشتر خواص و تفاوت ها با پوشش هاي برپايه‌ي تك لايه خود چينش يافته مورد بررسي قرارگرفته است. در قسمت نتايج، وابستگي بين شار حرارتي و ضريب انتقال حرارت برحسب اختلاف دماي لگاريتمي و درجه مادون سرد آورده شده و نحوه قرارگيري قطره‌ها بر روي سطح در حين چگالش آورده شده است. نتايج نشان‌دهنده‌ي رفتار غيرخطي ضريب انتقال حرارت پوشش‏هاي بر پايه‌ي تك لايه خود چينش يافته در مقابل اختلاف دماي لگاريتمي مي‌باشد. در ادامه، اثر شيب لوله نسبت به افق در رژيم چگالش مورد مطالعه قرارگرفته و پارامترهاي مؤثر بر آن بررسي و توجيه شده‌اند. خطاي نشئت‌گرفته از عدم قطعيت تجهيزات اندازه‌گيري براي تمامي اعداد ارائه ‌شده، محاسبه‌شده و در نمودارها آورده شده است. ترتيب عملكرد حرارتي پوشش‌ها برابر با پوشش آب‏گريز ا- اكتادسيل مركاپتان، ابر آب‏گريز ا- اكتادسيل مركاپتان، آب‏گريز استئاريك اسيد، ابر آب‏گريز استئاريك اسيد، آب‏دوست و درنهايت تفلون به‌دست‌آمده است.

1398/02/06

Experimental investigation of dropwise condensation on tube exterior surface

11/19/2019 12:00:00 AM

In the present dissertation, an experimental study on pure steam condensation on the tube exterior surface with various coatings and different wettability behavior conducted. An experimental apparatus consisting of a boiler, a test chamber, a cooling loop, a measurement, and control system has been developed. Six coatings including three hydrophobic coating, two superhydrophobic coating and a hydrophilic coating on the tube were created and their thermal performance was studied and compared. The produced superhydrophobic/hydrophobic surfaces discriminate based on the deionized water contact angle and SEM graphs of surface morphology. Two different surface surfactants for the self-assemble method acquired and adopted.The surfaces were roughened by oxidation proses. The differences and characteristics of SAMs coating studied further with comparing to a polymeric coating (PTFE). The data regarding the heat transfer coefficient and heat flux associated with uncertainties in the measurements reported at various logarithmic mean temperature difference. The result indicated that the dependency between HTC and the logarithmic mean temperature difference is nonlinear and it has two peaks. The enhancement order of SAMs found as hydrophobic of 1-Octadecanethiol, superhydrophobic of 1-Octadecanethiol, hydrophobic of Stearic acid and superhydrophobic of Stearic acid. In addition, the effect of tube inclination angle on dropwise condensation thermal performance experimentally studied and justified by introducing affecting parameters.