سیال فوق بحرانی به دلیل دارا بودن خصوصیات منحصربه‌فرد سال‌هاست که در برخی از صنایع به‌منظور افزایش کارایی فرآیندها جایگزین سیال غیر بحرانی شده و از زمان شناختش مورد مطالعات آزمایشگاهی، عددی و تحلیلی متعددی قرارگرفته‎ است. در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت جابجایی طبیعی آرام بین لوله داغ دما ثابت عمودی و دی‌اکسید کربن فوق بحرانی به‌طور عددی شبیه‌سازی‌شده است. مدل‌سازی این فرآیند به‌صورت دوبعدی شبه گذرا و با استفاده از روش حجم محدود انجام‌گرفته است. هدف اصلی پژوهش بررسی اثر تغییرات خواص سیال فوق بحرانی نزدیک دمای شبه بحرانی آن بر میدان سرعت و دمای سیال در انتقال حرارت جابجایی طبیعی و درنهایت تأثیر این تغییرات بر میزان کل انتقال حرارت صورت گرفته به سیال نسبت به حالت غیر بحرانی است. مدل‎سازی فرآیند انتقال حرارت بین دماهای 305 تا 312 کلوین و فشارهای 7.5 تا 9 مگا پاسکال انجام‌شده است. در این تحقیق به‌منظور محاسبه‎ی خواص دی‌اکسید کربن در شرایط مختلف برای اولین بار از معادله حالت چند پارامتری اسپن و وگنر برحسب انرژی هلمهولتز به‌طور مستقیم استفاده‌شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده افزایش نرخ انتقال حرارت جابجایی آزاد به دی‌اکسید کربن در حالت فوق بحرانی نسبت به فرض گاز ایده آل تا 160% در نزدیکی نقطه شبه بحرانی و در دیگر نقاط افزایش تا 118% است.

واژه‌های کلیدی: سیال فوق بحرانی، جابجایی طبیعی، لوله‌ی عمودی، روش حجم محدود، عدد ناسلت

متن کامل [PDF 773 kb]   (5565 دریافت)