مشخصات این فایل
عنوان: انتقال حرارت به سیالات با خواص متغیر
فرمت فایل: word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 114
این مقاله درمورد انتقال حرارت به سیالات با خواص متغیره می باشد.
بخشی از تیترها به همراه مختصری از توضیحات هر تیتر از مقاله انتقال حرارت به سیالات با خواص متغیر
ـ اثر شناوری
در جریانهای سیالات با خواص ثابت، وجه غالب در انتقال گرما، جابجایی اجباری میباشد. جریانهای سیالات با خواص متغیر (شرایط فوق بحرانی) اتقال حرارت بصورت ترکیبی از جابجایی آزاد و اجباری خواهدبود. جابجای آزاد، در واقع ناشی از تأثیر نیروهای شناوری است. در مورد لولههای قائم، شناوری موجب میشود که بین ضرایب انتقال حرارت بدست آمده برای جریان بالارو و پایینرو اختلاف اساسی ایجاد شود. انتقال حرارت در جریان پایینرو افزایش مییابد در حالیکه درجرانهای بالارو انتقال حرارت دچار اخلال و زوال میگردد. در لولههای افقی در شرایطی که قطر لوله نسبتاً بزرگ، شار جرمی کم و شار حرارتی زیاد باشد اثرات شناوری نمود میکند. در این لولهها اثرات شناوری باعث تغییرات محیطی در ضرایب انتقال حرارت میشود، بطوریکه مقادیر ضریب انتقال حرارت در قسمتهای فوقانی لوله کمتر از مقادیر مربوطه در قسمتهای تحتانی لوله میشود. اختلال ایجاد شده در انتقال حرارت در قسمت فوقانی لولههای افقی را میتوان به لایهبندی و طبقهبندی در جریان نسبت داد. در واقع در لولهها افقی در حالتی که شار جرمی کم، شار حرارتی زیاد و دمای دیواره از دمای شبه بحرانی بیشتر شده باشد، سیال در نزدیکی دیواره به حالت شبه گاز و در قسمت مرکزی لوله به حالت شبه مایع در می آید .در این حالت دمای لایه های نزدیک دیواره به دمای شبه بحرانی رسیده و باعث تغییرات بسیار زیاد در خواص سیال میشود. یکی از این تغییرات کاهش چشمگیر چگالی میباشد. لذا....(ادامه دارد)
(الف) در شار حرارتی کوچک (ب) در شار حرارتی بزرگ
با توجه به نتایج فوق، یاماگاتا ] [ رفتار ضریب انتقال حرارت را در ارتباط با فشار و دما همانند رفتار ظرفیت گرمای ویژه دانست . همچنین یاماگاتا ] [ با بررسی جریانها با جهات مختلف ، جریان افقی ، جریان عمودی رو به بالا ، جریان عمودی رو به پایین ، به این مطلب دست یافت که در شار حرارتی کوچک ، تفاوت محسوسی بین ضرایب انتقال حرارت در جهات مختلفی وجود ندارد . (شکل (2-3-الف ) ) . در حالی که با افزایش شار حرارتی و یا کاهش شار جرمی این اختلافات افزایشی می یابد (شکل (2-3- ب ). وی این تفاوتها بین منحنی های ضرایب انتقال حرارت در شارهای حرارتی بالا( نسبت به شار جرمی ) را به اثر شناوری استناد داد .
یاماگاتا با استفاده از داده های آزمایشگاهی خود نهایتاً به این نتیجه دست یافت که در شار حرارتی پایین ( نسبت به شار جرمی ) ، انتقال حرارت در نزدیکی خط شبه بحرانی افزایش می یابد . و در شار حرارتی بالا اخلال انتقال حرارت اتفاق می افتد . آزمایشات یاماگاتا یکی از معروف ترین آزمایشات در زمینه انتقال حرارت به سیال فوق بحرانی می باشد به طوری که در اکثر مقالات از داده ها و نتایج وی به عنوان مرجع استفاده می شود .
آکرمان ] [ درلحظه شروع اخلال انتقال حرارت یک صدای شبیه به جوشش را شنید که بدین ترتیب وی در فشار های شبه بحرانی همانند یک پدید شبیه به بحران جوشش رفتار کرد. داده های ....(ادامه دارد)
4ـ1ـ مدل آشفتگی
همانطور که در فصل 2 ذکر شد مدلهای آشفتگی گوناگونی توسط دانشمندان جهت حل عددی مسئله انتقال حرارت به جریان آشفته سیال فوق بحرانی داخل لوله استفاده شده است. در سالهای اخیر با توجه به پیشرفت قابلیت کامپیوترها استفاده از مدلهای آشفتگی پیچیده همچون مدل -k افزایش یافته است. ولیکن همانطور که گفته شد استفاده از مدلهای آشفتگی بسیار پیچیدهتر نظیر مدل -k اغلب منجر به نتایج بهتر نسبت به مدلهای ساده پخش گردابهای نگردیده است. علت آنکه مدلهای آشفتگی پیشرفتهتری همچون مدل -k اغلب نمیتوانند منجر به نتایج قابل قبولی برای جریانهای فوق بحرانی شوند آن است که ثوابت و تقریبهای مورد استفاده در این مدلها اصولاً برای جریان سیالات با خواص ثابت یا خواص کم تغیّر بدست آمدهاند و بنابراین استفاده از این مدلها برای جریانهای فوق بحرانی که در آنها خواص به شدت در حال تغییر هستند منجر به خطاهای قابل ملاحظهای میشود.
لذا در اینجا نیز استفاده از مدلهای آشفتگی پخش گردابهای به مدلهای پیچیده همچون مدل -k ....(ادامه دارد)
برر سی اثر شتاب
دربخش (3ـ6) با حذف ترم های جابجایی از معادله اندازه حرکت (3ـ21) به معادلات (3ـ31) الی (3ـ33) رسیدیم .و با همان روشی که معادلات (3ـ20) الی (3ـ22) را حل کردیم می توان معادلات بدون شتاب را نیز حل کرد با این تفاوت که جهت بدست آوردن سرعت محوری u از روش صریح و همانند حل یک بعدی استفاده می شود.
با حل عددی این معادلات و مقایسه نتایج حاصل از آن با نتایج حل دو بعدی اصلی ( با حضور شتاب ) می توان به اثر شتاب در معادلات پی برد.
شکل (5ـ16) نمودارهای ضرایب انتقال حرارت را در دو حالت بدون در نظر گرفتن شتاب و با حضور شتاب نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود با حذف شتاب از معادلات حاکم، ضرایب انتقال حرارت بدست آمده کاهش می یابند. این کاهش در نزدیک
نقطه شبه بحرانی (500 Hbulk ) چشمگیر تر می شود . این قضیه نشان می دهد که اثر شتاب در ناحیه شبه بحرانی تقویت می یابد.
شکل (5ـ16): اثر حضور شتاب بر ضریب انتقال حرارت
همچنین با مقایسه این شکل با داده های آزمایشگاهی یاماگاتا ( شکل (5ـ12ـ ب)) می توان دریافت که عدم حضور شتاب نتایج را از داده های آ›مایشگاهی دورتر می کند. لذا این قضیه فرضیه محققانی را که معادلات را به صورت یک بعدی حل کرده و اثرات مقاطع پیشین را در حل عددی خود در نظر نمی گیرند کاملاً رد می کند.
در شارهای حرارتی بالا اثر شتاب باعث ایجاد پدیده اخلال می گردد. یعنی در یک لحظه در ناحیه شبه بحرانی کاهش شدیدی در انتقال حرارت اتفاق می افتد . در اینجا به دلیل ناتوانی مدل دو بعدی....(ادامه دارد)
بخشی از فهرست مطالب مقاله انتقال حرارت به سیالات با خواص متغیر
فصل اول مقدمه
۱-۱-سیال فوق بحرانی
۱-۲-کاربردهای سیالات فوق بحرانی
مزایای روش scwo عبارتند از
۱-۳-شمای کلی انتقال حرارت
۱-۳-۱-خواص فیزیکی حرارتی
۱-۳-۲-انتقال حرارت در فشارهای فوق بحرانی
ـ اثر شناوری
ـ اثر شتاب حرارتی
فصل دوم مروری بر مطالعات گذشته
۲-۱- مقالات بازبینی
۲-۴-روشهای پیش بینی
۲-۵ اخلال انتقال حرارت
۲-۶ – اثر شتاب حرارتی
فصل سوم معادلات حاکم
۳-۱- معادلات لحظه ای حاکم
۳-۲- فرضیات ساده کننده
۳-۲- معادلات متوسط زمانی حاکم بر جریان
۳-۴ – شرایط مرزی
۳ـ۵ـ مدل یک بعدی
۳ـ۶ـ مدل ریاضی معادلات با حذف شتاب
فصل ۴ مدلسازی و حل عددی
۴ـ۱ـ مدل آشفتگی
۴ـ۲ـ ایجاد شبکه غیریکنواخت
۴ـ۳ـ روش حل عددی
فصل پنجم ارزیابی مدل و بررسی نتایج
۵ـ۱ـ پایداری حل عددی
۵ـ۲ـ اثر ضریب افزایش اندازه مش‌ها
۵ـ۳ـ تأثیر مدل آشفتگی
۵ـ۴ـ اثر قطر لوله بر انتقال حرارت
اثر شار جرمی بر انتقال حرارت
اثر شار حرارتی
5ـ7ـ مقایسه نتایج حل عددی با دادههای آزمایشگاهی
5ـ8ـ بررسی اثر شتاب
نتیجه گیری و پیشنهادات
6ـ2ـپیشنهادات :
دانلود مقاله انتقال حرارت به سیالات با خواص متغیر
