عنوان:
بررسی تجربی تاثیر استفاده از مواد تغییر فاز بر انتقال حرارت در فرآیند جوشش استخری
نام دانشجو:
محمد متین بهزادی
مکان:
اتاق سمینار دانشکده مهندسی مکانیک
استاد راهنما:
دکتر محمد بهشاد شفیعی
خلاصه:
یکی از انواع روشهای انتقال حرارت که در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد، انتقال حرارت جوششی میباشد. از جمله انواع جوشش، میتوان به فرآیند جوشش استخری اشاره کرد. در جوشش استخری، چنانچه اختلاف دمای بین سطح و سیال، از مقدار مشخصی که به آن نقطه بحرانی میگویند بیشتر شود، شار حرارتی انتقالی به سیال به شدت کاهش پیدا کرده و دمای سطح به صورت ناگهانی بالا میرود و در نتیجه امکان دارد که سطح تبادل حرارت دچار مشکل شود. لذا در سالهای گذشته، محققان بسیاری بر روی بهبود انتقال حرارت جوششی مطالعه کردهاند.
مواد تغییر فاز، موادی هستند که گرمای نهان ذوب بالایی دارند. بدین معنا که این مواد در دمای ثابت، مقادیر قابل توجهی گرما دریافت میکنند که این گرما صرفاً موجب تغییر فاز آنها میشود. از جمله مواد تغییر فاز میتوان به پارافین اشاره کرد.
در پروژه حاضر، تأثیر استفاده از مواد تغییر فاز بر روی انتقال حرارت در جوشش استخری بررسی شده است. در این پروژه از متانول به عنوان سیال عامل و نیز از پارافین با دمای ذوب 62، 64 و 67 درجه به عنوان ماده تغییر فاز و به صورت غوطهوری استفاده شده است.
در این آزمایش مشاهده شد که ماده تغییر فاز در داخل سیال در حال جوشش، یک رفتار دوگانه دارد. بدین معنا که در محدوده تقریبی اختلاف دمای 15 درجه بین سطح و سیال، استفاده از ماده تغییر فاز موجب بهبود انتقال حرارت میگردد. حال آنکه به ازای اختلاف دمای بیشتر از 15 درجه وجود ماده تغییر فاز موجب تضعیف انتقال حرارت میشود.
همچنین جرم مورد استفاده برای ماده تغییر فاز یک مقدار بهینه دارد و جرم ماده مورد استفاده بیش از این مقدار بهینه باشد، انتقال حرارت در کل فرآیند تضعیف میشود.
همچنین آزمایشات شده نشان میدهد که نقطه ذوب ماده تغییر فاز میبایست بیش از نقطه جوش سیال و بسیار نزدیک به آن باشد.