21838

21838

بررسي اثر زبري سطح هيتر بر روي ضريب انتقال حرارت در فرآيند جوشش جرياني

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

1395

1398/8/19

دكتر حميد صفاري نطنزي

مكانيك

انتقال حرارت جوشش هسته زايي، يكي از پركاربردترين روشهاي انتقال حرارت در صنايع مختلف است. اين گستردگي كاربرد به دليل توانايي انتقال حرارت با نرخ بسيار بالا به ازاي دماي مافوق گرم محدود ديواره است. به كار بستن جوشش جرياني و مشخصاً جوشش جرياني مادون سرد، با مزيت هاي بخصوص، به منظور مديريت حرارتي تجهيزاتي همچون موتورهاي درونسوز داخلي و پردازنده هاي الكترونيكي، و نيز استفاده در تجهيزات فرآيندي مختلفي كه در آنها انتقال مقادير بسيار بزرگ حرارت لازم است، مثل مبدلهاي حرارتي در پالايشگاه ها، نيروگاه ها و صنايع غذايي، لزوم مطالعه همه جانبه اين پديده را نمايان مي كند. با وجود قدمت مطالعات در زمينه جوشش و پارامترهاي موثر در آن، اثر شرايط سطح هنوز محل بحث محققين مختلف است. در اين پايان نامه، اثر زبري سطح، به عنوان يكي از مهم ترين پارامترهاي مشخص كننده شرايط سطح، بر جنبه هاي مختلف جوشش جرياني مادون سرد به صورت تجربي مورد مطالعه و تحليل گرفته است. 5 سطح نمونه، توليد شده توسط روش هاي معمول پرداخت سطح در صنعت (سنباده زني و روش سندبلاست) و داراي زبري هاي ميانگين 0.017 تا 7.325 ميكرون، تحت آزمون جوشش جرياني مادون سرد آب قرار گرفتند. با توجه به الزامات شناسايي شده در طراحي آزمايش، جوشش جرياني مادون سرد با دبي حجمي جريان در گستره 2.5 تا 7.5 ليتر بر دقيقه، مادون سردي 9.6 و 5.6، و شار حرارتي تا 600 كيلووات بر متر مربع در كانالي با مقطع مستطيلي و قطر هيدروليكي 11.3 ميليمتر مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس نتايج به دست آمده، به جز سطح داراي پايين ترين زبري ميانگين، پديده هيسترزيس روي باقي سطوح نمونه مشاهده نشد. همچنين سطوح سندبلاست شده برتري قابل توجهي در زمينه ضريب انتقال حرارت و شروع پديده هسته زايي نشان دادند. با مطالعه مورفولوژي سطوح نمونه، عملكرد برتر اين سطوح به تعّدد حفره هاي ميكروني موجود روي آنها نسبت داده شد. علاوه بر اين، در پايان نامه حاضر روابط و مدل هاي نيمه تجربي مشهور در زمينه پيش بيني پديده جوشش جرياني معرفي و عملكرد آنها با نتايج تجربي به دست آمده مقايسه شد. اين تحليل منتج به شناسايي رفتار خاص سطوح زبر مورد بررسي و لزوم تصحيح بعضي بخش هاي اين مدل ها به منظور بهبود دقت پيش بيني رفتار سطوح نمونه شد. اين پايان نامه خلاء اطلاعات در زمينه عملكرد جوششي روي آلياژ نيكل-كروم، كه كاربرد گسترده اي در تجهيزات حرارتي دارد، را مورد بررسي قرار مي دهد.

1399/01/18

Investigating the effect of surface roughness on heat transfer coefficient in flow boiling process

11/9/2020 12:00:00 AM

Flow boiling heat transfer is one of the most commonly used means of heat transfer in different industries. This vast application is mainly due to the ability to transfer considerable amounts of heat while maintaining a low superheating of the heated wall. In this thesis, the effect of surface roughness and finishing technique has been studied on different facets of flow boiling heat transfer. Five sample surfaces have been manufactured using different techniques used in the industry, from sandpaper to sandblasting. These samples ranged in average roughness from 0,017 to 7.325 microns. After designing and constructing appropriate testing rig and test section, these samples were put under subcooled flow boiling experiments, with volumetric flow rates ranging from 2.5 to 7.5 liters per minute. The initiation point of boiling was detected, as well as the heat transfer coefficient and other important parameters. The results showed that surfaces created via sandblasting were superior in terms of most of the studied parameters, especially onset of boiling and heat transfer coefficient. The results were justified by a thorough study of the microscopic properties of the samples. Using a number of profilometry techniques, it was shown that relatively closer peaks and valleys on sandblasted surfaces were responsible for the faster commencement of the boiling. In the final parts of the work in hand, the performance of some of the most widely used models and correlations were investigated, which led to the result that few previously published models perform satisfactorily when it comes to surface roughness and profile. A number of modifications were proposed to amend this problem.

جوشش جرياني , زبري سطح

flow boiling , Surface roughness