25300

مطالعه اثر ذرات آزاد آبگريز بر فرايند جوشش

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1399-1400

1400/04/06

دكتر نوروزمحمد نوري

مهندسي مكانيك

جوشش نوعي فرايند انتقال حرارت است كه تنها با اختلاف دماي اندك با تغيير فاز مايع به بخار مقدار ز يادي انرژي حرارتي را از سطح دفع مي كند. جوشش در صنعت بر عملكرد بو يلرها و بسياري از دستگاه هاي صنعتي اثرگذار است به همين دليل محققان همواره به دنبال ر اه هايي بوده اند كه نرخ جوشش را به خصوص در قسمت جوشش هسته اي افزايش دهند و باعث كارايي سيستم شوند. دو روش از راه هاي اثر گذاري بر جوشش استفاده از ذرات معلق و گاز حل شده مي باشد. در صورت افزايش دما يا كاهش فشار، انحلال پذيري گاز حل شده كاهش مي يابد و حباب هاي ميكروني گاز تشكيل مي شوند و با اغتشاش باعث تسريع در شكل گيري هسته هاي اوليه جوشش مي شوند. همچنين آزمايشات نشان داده اند كه نوع، جنس و سايز ذرات معلق و ته نشين شده نيز بر عملكرد جوشش اثرگذار هستند. محققان متعددي بر روي اثرات اين ذرات بر جوشش كار كرده اند و اين نتيجه حاصل شد كه ذرات بر عملكرد جوشش اثر گذار هستند و هرچه سايز ذرات ر يزتر باشد، تاثير مستقيمي بر شكل گيري هسته هاي جوشش مي گذارد و باعث افزايش شار حرارتي بحراني و بهبود جوشش مي شوند. مطالعات نشان مي دهد كه اين ذرات باعث افزايش و يسكوز يته و رسانش حرارتي سيال مي شوند و يا با افزايش زبري و سطح تماس باعث بهبود جوشش مي شوند. همچنين سطوح آبگر يز و آبدوست نيز بر جوشش اثرگذارند .بنابراين وجود ذرات محرك تغيير فاز مايع به بخار است. در اين پروژه ابتدا سيستم ازمايشگاهي مناسب با توجه به اهداف و خواسته هاي اين مسئله كه ذرات معلق آبگريز بود، طراحي و ساخته شد. بعد از طراحي و ساخت ابتدا دبي تبخير آب خالص اندازه گيري شد. مدل به دست امده حاصل از تبخير آب خالص به خوبي با فيزيك مسئله كه كاهش خطي دبي تبخير با افزايش دما است تطابق دارد. سپس ذرات آبدوست و آبگريز الومينيوم، فلوگوپيت و سيليكا با درصد جرمي 0.05 ،0.01و 0.1به آب آزمايش تزريق شدند. نتايج نشان مي دهد كه نرخ تبخير با مقدار ذرات آبدوست تزريق شده و رسانش حرارتي ان ها رابطه مستقيم دارد اما ذرات آبگريز بر عملكرد جوشش و دبي تبخير بي اثر هستند. در حقيقت ذرات آبگريز به دليل ماهيت غيرقطبي بعد از تزريق از كف سيال ،پس از گذشت مدت كوتاهي به سطح آب مي رسند و بي اثر مي شوند .

1400/06/22

Study of the effect of hydrophobic free particles on the boiling process

7/17/2022 12:00:00 AM

Boiling is a process of heat transfer that, with only a slight temperature difference by changing the liquid phase to steam, increases the amount of energy. It dissipates heat from the surface. Boiling in the industry affects the performance of boilers and many industrial devices. For this reason, researchers have always been looking for ways to increase the boiling rate, especially in the field of nucleate boiling. Two methods of affecting boiling are the use of suspended particles and dissolved gas. In case of temperature rise or pressure decreases, the solubility of the dissolved gas decreases, and micron gas bubbles form, and with turbulence, they accelerate the formation of primary boiling nuclei. Experiments have also shown that type and the size of suspended and deposited particles also affect the boiling performance. Numerous researchers on the effects of these particles on the evaporation did, and it was concluded that the particles affect the boiling performance. It directly affects the formation of boiling nuclei, increases the critical heat flux, and improves boiling. Studies show that these particles increase the viscosity of the fluid and the thermal conductivity of the fluid, or by Increased roughness and contact angle of the surface, boiling and evaporation improves. Therefore, the presence of stimulus particles is the change of liquid phase to vapor. In this project, first, a suitable laboratory system was designed and built according to the goals and demands of the issue that suspended particles were hydrophobic. After design and construction, pure water evaporation flow was measured first. The resulting model, The evaporation of pure water, is well in line with the physics of the problem, which is a linear regression decrease with evaporation flow rate and increase in temperature. Then the Hydrophilic and hydrophobic aluminum particles, phlogopite, and silica were injected into the test water with mass percentages of 0.05, 0.01, and 0.1. The results show that the evaporation rate is directly related to the number of hydrophilic particles injected and their thermal conductivity, but Hydrophobic particles do not affect boiling performance and evaporation flow. Hydrophobic particles, due to their non-polar nature, after Injections from the bottom of the fluid, reach the water's surface after a short time and become ineffective.

جوشش , تبخير , ذرات , آبگريز , آبدوست