33459

مطالعه تجربي چگونگي تاثير عوامل محيطي بر انتقال حرارت و توزيع قطرات پديده چگالش روي سطوح آبدوست و آبگريز

دكتري

مهندسي مكانيك- تبديل انرژي

1397

1404/1/25

سيد مصطفي حسينعلي پور- حبيب الله اكبري

ندارم

مكانيك

اين پژوهش به بررسي تأثير عوامل محيطي مانند دما، رطوبت و سرعت جريان هوا بر فرآيند چگالش هواي مرطوب روي سطوح آبدوست (مس) و آبگريز (مس با پوشش تفلون) پرداخته است. براي انجام اين پژوهش، يك دستگاه آزمايشگاهي طراحي شده است كه امكان ايجاد شرايط محيطي كنترل‌شده را فراهم مي‌كند. محدوده تعيين شده براي پارامترهاي محيطي براي رطوبت نسبي %(96-80)، اختلاف دما ℃(4-10) و سرعت جريان m/s(2-8) مشخص شده‌است كه با استفاده از تكنيك‌هاي طراحي آزمايش (DOE) تعداد آزمايش‌ها و مقادير هر يك از پارامترها تعيين شده‌است. آزمايش‌ها در دو حالت طراحي شده‌اند كه در حالت اول تاثير اختلاف دما و رطوبت نسبي بر عملكرد چگالش مورد بررسي قرار گرفته و در حالت بعدي تاثير سرعت جريان نيز به آن اضافه شده‌است. در حالت اول 18 آزمايش و در حالت دوم 30 آزمايش و هريك با 3 مرحله تكرار انجام شده‌است. در حالت اول مشاهده شد كه روي سطح آبدوست با گذر زمان به دليل تغيير رژيم چگالش از قطره‌اي به لايه‌اي، ضريب انتقال حرارت كاهش يافته است. با افزايش اختلاف دما و رطوبت نسبي، تغيير رژيم در زمان كوتاه‌تري اتفاق مي‌افتد و تأثير اختلاف دما بيشتر از رطوبت نسبي است. اين افت انتقال حرارت و تغيير رژيم روي سطح آبگريز تنها در رطوبت نسبي 96% و اختلاف دماي ℃ 10 مشاهده شده‌ و تنها در اين شرايط است كه ميانگين ضريب انتقال حرارت براي سطح آبگريز بيشتر از آبدوست است. مقايسه اثربخشي هر يك از پارامترها نشان داد كه اختلاف دما بيشترين تأثير را داشته و تاثير درصد رطوبت نسبي از نوع سطح بيشتر بوده‌است. در حالت دوم ، روي سطح آبدوست در اختلاف دماي 10℃، رطوبت نسبي %96 و سرعت‌هاي m⁄s (8 و2)، به دليل تغيير رژيم چگالش، ضريب انتقال حرارت به شكل قابل ملاحظه‌اي كاهش يافته و همچنين تاثير رطوبت نسبي بيشتر از سرعت جريان و سرعت جريان بيشتر از نوع سطح بوده‌است. با افزايش هر يك از عوامل محيطي قطره سريع‌تر سطح را ترك مي‌كند. در نهايت با استفاده از روش‌هاي سطح پاسخ مركب مركزي (RSM-CCD) براي ضريب انتقال حرارت و عوامل محيطي اعمال شده رابطه همبستگي براي هر سطح ارائه شده‌است.

1404/03/17

Experimental study of the effects of environmental factors on heat transfer and droplet distribution in condensation phenomena on hydrophilic and hydrophobic surfaces

4/14/2026 12:00:00 AM

This research examines the influence of environmental factors such as temperature, humidity, and airflow velocity on the condensation process of moist air on hydrophilic (copper) and hydrophobic (Teflon-coated copper) surfaces. For this research, a setup device has been designed that provides the possibility of creating controlled environmental conditions. The defined ranges for environmental parameters were relative humidity 80-96%, temperature difference 4-10 ℃, and airflow velocity 2-8 m/s, with the number of tests and values for each parameter determined using Design of Experiments (DOE) techniques. Experiments were designed in two modes: the first investigated the impact of temperature difference and relative humidity on condensation performance, and the second added the effect of airflow velocity. 18 tests were conducted in the first mode and 30 in the second mode, each with three repetitions. In the first mode, it was observed that on the hydrophilic surface, the heat transfer coefficient decreased over time due to a change in the condensation regime from dropwise to filmwise. With increasing temperature difference and relative humidity, the regime change occurred more quickly, and the effect of temperature difference was greater than that of relative humidity. This decrease in heat transfer and regime change was observed on the hydrophobic surface only at a relative humidity of 96% and a temperature difference of 10 ℃, and only under these conditions was the average heat transfer coefficient for the hydrophobic surface higher than the hydrophilic one. A comparison of the effectiveness of each parameter showed that temperature difference had the most significant impact, and the effect of relative humidity was more remarkable for the surface type. In the second mode, on the hydrophilic surface at a temperature difference of 10 ℃, relative humidity of 96%, and velocities of 2 and 8 m/s, the heat transfer coefficient decreased significantly due to a change in the condensation regime. Additionally, the effect of relative humidity was greater than that of airflow velocity, and the impact of airflow velocity was more significant than the surface type. The droplets left the surface more quickly with increased environmental factors. Finally, each surface's correlation relationship was presented using the Response Surface Methodology-Central Composite Design (RSM-CCD) for the heat transfer coefficient and applied environmental factors.

چگالش , آبدوست , آبگريز , رطوبت نسبي , اختلاف دما , سرعت , انتقال حرارت , همبستگي

Condensation , Hydrophilic , Hydrophobic , Relative humidity , Temperature difference , Velocity , Heat transfer , Correlation

Parisa Dehghani Moshtaghin

Seyed Mostafa Hosseinalipour and Habibollah Akbari