دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک – تبدیل انرژی
عنوان:
بررسی اثر الکترو هیدرودینامیک (باد کرونا) بر افزایش آهنگ انتقال حرارت در کانال مستطیلی عریض در رژیم جریان آرام و گذرا
1-1- چکیده:
انتقال گرما بین یک سطح صلب و جریان گاز از روی آن با استفاده از میدان الکتریکی با ولتاژ بالا می تواند افزایش یابد. پدیده الکترو هیدرودینامیک (FHD) بر اثر اعمال ولتاژهای الکتریکی بالا به سیالات دی الکتریک ایجاد می شود و در اثر آن در سیال یونیزاسیون محلی رخ داده و یون های تولید شده به طرف الکترود با پلاریته مخالف شروع به حرکت می کنند. این یون ها در اثر برخورد با مولکول های خنثی سیال مومنتم خود را به آن ها منتقل نموده و در نتیجه نیروی بدنه ای در سیال ایجاد می نمایند. در کار حاضر جریان ورقه ای در داخل کانال مستطیلی عریض مورد بررسی قرار گرفته است. کانال به شکل افقی قرار گرفته است و به جز سطح صفحه بالائی آن سایر سطوح عایق کاری شده است و هوای سرد ورودی به کانال توسط سطح بالائی گرم می شود. برای ایجاد نیروی الکترو هیدرودینامیک از الکترودهای سیمی ولتاژ بالا قرار داده شده در وسط کانال استفاده شده است. برای حل سیستم معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر مساله از روش گسسته سازی المان محدود گارکین استفاده گردیده است. در کار حاضر جریان سیال در محدوده های رینولدز ورقه ای و مرحله انتقال مورد توجه است. ولتاژ اعمالی نیز در محدوده 20 تا 40 کیلوولت قرار دارد. نتایج به دست آمده توافق خوبی با نتایج تجربی دارند. نتایج تا حدود 2.75 برابر افزایش نرخ انتقال حرارت را در اعداد رینولدز پایین نشان می دهند. این افزایش انتقال حرارت را می توان به جریان های ثانیوه ایجاد شده توسط باد کرونا نسبت داد.
2-1- مقدمه:
امروزه با توجه به محدود بودن منابع مختلف انرژی و پایان پذیری آنها، و همچنین حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی بیشتر آن، انواع روش های بهره وری در مصرف انرژی به صورت جدی در دستور کار دولت ها، سازمان ها و محققان قرار گرفته است.
یکی از راه های معقول بهینه سازی مصرف انرژی افزایش آهنگ انتقال گرما در سیستم هایی است که افزایش آهنگ انتقال گرما در آن سیستم ها مهم و مطلوب است، زیرا با این کار به طور مثال در مبادله کن های گرما که هدف ما گرم نمودن یا سرد نمودن یک سیال توسط یک سیال گرم یا سرد دیگر است، حجم مبادله کن و به دنبال آن حجم یک سیال عامل و در نهایت میزان مصرف انرژی کاهش خواهد یافت و از اتلاف انرژی در یک مبادله کن بزرگ نسبت به یک مبادله کن کوچک جلوگیری شده و به این ترتیب مصرف انرژی بهینه خواهد شد. مثال هایی از این دست در صنعت و محیط اطراف ما زیاد است و اگر ما بتوانیم ضرایب انتقال گرما را به طرق معقولی افرایش دهیم، می توانیم مصرف انرژی را بهینه کنیم.
تکنیک های افزایش انتقال گرما و جرم با استفاده از میدان های الکتریکی با ولتاژ بالا، که اساس آنها نیروهای الکتریکی به وجود آمده در اثر یونیزاسیون سیال دی الکتریک می باشند، می توانند یکی از مطمئن ترین روش ها برای این منظور در نظر گرفته شوند، که این امر، به دلیل مزیت های استفاده از این میدان ها می باشد. استفاده از این نوع میدان ها برای افزایش آهنگ انتقال گرما از روی سطوح و نیز در فرایند تغییر فاز سیال های مبرد یکی از روش های مطرح است. در کار حاضر استفاده از میدان الکتریکی برای افزایش آهنگ انتقال گرما از سطح یک کانال دوبعدی که در آن هوا با خواص ثابت تحت رژیم ورقه ای جریان دارد، مورد نظر است.
نوآوری های انتقال گرمای موثر با استفاده از میدان های الکتریکی و استفاده از سیال های آلی شامل کلروفلوروکربن (R12)، هیدرو کلروکربن (آمونیاک) و کلا جایگزین های CFC (مبردهای اوزن دوست) موضوع تحقیقات نو در سال های اخیر می باشد. با توجه به اعمال میدان الکتریکی به جریان سیال، سیال عامل در این نوع کاربردها باید از نوع دی الکتریک (عایق) باشد، و کاربرد این میدان به نحوی صورت گیرد که مسئله شکست عایق پیش نیاید. این مسئله مهمی است که حتما باید مدنظر قرار گیرد زیرا در غیر این صورت شکست عایق پیش آمده و سیال حالت عایق بودن خود را از دست می دهد و کلا مسئله را تحت الشعاع قرار می دهد. در مورد این پدیده در قسمت مربوط به میدان های الکتریکی و عایق ها بیشتر بحث خواهد شد. تداخل میان الکتریکی و میدان جریان سیال تحت عنوان الکترو هیدرودینامیک (Electrohydrodynamic) یا همان EHD مطرح است. استفاده از این تکنیک دارای مزیت های زیادی است و کاربردهای متنوعی هم دارد.
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند