14209

14209

تحليل ديناميك حباب مستقل در جوشش هسته‌اي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفندماه 1393

اسفندماه 1393

دكتر حميد صفاري

مكانيك

چكيده هدف از انجام اين پايان نامه تحليل ديناميك حباب در شرايط جوشش هسته‌اي است كه به كمك آن بتوان جوشش بر روي سطوح آبدوست را پيش‌بيني كرد و همچنين پيشنهاد ايجاد تغييراتي بر روي خواص سطح كه شار حرارت بحراني و ضريب انتقال حرارت در جوشش افزايش يابد. ابتدا مدل‌هاي موجود شار حرارت و رشد حباب بررسي شد. پس با لحاظ دو بخش زماني براي رشد حبابشامل زمان رشد اوليه (كه در آن حباب به صورت قارچ بر روي سطح گسترش مي‌يابد) و زمان رشد نهايي (كه حباب به شكل كره رشد مي‌كند.) مدل جديد ارائه گرديد. با توجه به متغير بودن زاويه تماس حباب در هنگام رشد، در هر يك از بازه‌هاي زماني اندازه زاويه تماس متغير در نظر گرفته شد. در مرحله رشد اوليه زاويه تماس برابر زاويه تماس پسرو و در مرحله رشد نهايي زاويه تماس از زاويه تماس پسرو به زاويه تماس پيشرو افزايش مي‌يابد. تغييرات زاويه تماس در مرحله رشد نهايي خطي تقريب زده شد. پس از آن ميزان شار حرارت مورد نياز براي تبخير ميكرولايه محاسبه گرديد.در دو مرحله به صحت‌سنجي مدل پرداخته شده است. ابتدا نتايج حاصل از مدل با نتايجآزمايشگاهي جوششبر روي سطح، ارائه شده توسط ساير محققين مقايسه و همگرايي خوبي بين نتايج مشاهده گرديد. در ادامه با هدف توليد داده‌هاي جديد براي تأييد مدل ارائه شده، اقدام به اصلاح ساختار سطح مس با انجام فرآيند شيميايي شده است كه نتيجه آن توليد سطوحي با ترشوندگي، زبري و ... متفاوت است. در اين روش با استفاده از محلول پتاسيم پرسولفات و سديم هيدروكسيد، ميكروساختار بر روي سطح ايجاد گرديد كه اين ميكروساختار عامل ايجاد تغييرات در خواص سطح است. زاويه تماس استاتيك، زاويه تماس پيشرو ، زاويه تماس پسرو و زبري سطحاندازه‌گيري شد. با استفاده از دستگاه تست جوشش استخري، منحني جوشش براي سطح توليد شده در ناحيه جوشش هسته‌اي محاسبه گرديد. نتايج حاصل با مدل ارائه شده مقايسه و همگرايي خوبي مشاهده گرديد. فرض ايجاد ميكروساختار هم بر روي سطح مورد آزمايش قرار گرفت. مشاهده تصاوير SEM از سطح مسي قبل و بعد از فرآيند شيميايي، ايجاد ميكروساختارها را بر روي سطح تأييد مي‌كند. واژه‌هاي كليدي:جوشش هسته‌اي استخري، مدل انتقال حرارت، زاويه تماس ديناميكي، سطح آبدوست.