مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدلسازی یک بعدی انتقال حرارت دوفازی در ساختار متخلخل دوگانه

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشیار، مدیر گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک/ دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
ساختارهای متخلخل با افزایش مساحت تبادل گرما بین سطح و سیال و ایجاد نیروی مویینگی با تراوایی زیاد، نقش موثری در بهبود عملکرد تجهیزات انتقال حرارت دوفازی مانند لوله‌های گرمایی دارند. در ساختارهای جدید متخلخل (ساختارهای دوگانه)، دو توزیع مختلف اندازه حفره بکار گرفته می‌شود. حفره‌های کوچک باعث افزایش نیروی مویینگی و رساندن مایع به سطح شده و حفره های بزرگ با افزایش تراوایی فاز بخار به فرار بخار کمک می‌نمایند. هدف اصلی این پژوهش، حصول درک کامل‌تری از عملکرد قسمت اواپراتور لوله‌های حرارتی و مقایسه عملکرد دو نمونه ساختار متخلخل دوگانه می‌باشد. در این راستا ابتدا از مدل کوالف برای تعیین احتمال حضور هر فاز در حفره های با توزیع اندازه مشخص استفاده شده است. خواص ترموفیزیکی سیال و محیط نظیر خواص ترمودینامیکی سیال، اشباع و تراوایی فازها و ضریب هدایت حرارت ماتریس فلزی نیز از روی هندسه و روابط تجربی به دست می‌آیند. سپس معادلات بقا برای هر دو فاز درون دامنه حل شده و نتایج انتقال حرارت یک بعدی در یک محیط متخلخل دوگانه، به صورت نمودار شار حرارتی بر حسب اختلاف دمای جامد و سیال ارائه شده ‏است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند کاهش اندازه حفره‌های کوچک و افزایش اندازه حفره‌های بزرگ موجب بهبود عملکرد فتیله می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

One dimensional modeling of two phase heat transfer in a bi-porous structure

نویسندگان English

Alireza Rahimpour 1
Amir Mirza Gheitaghy 1
Hamid Saffari 2
1 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology
2 Associate Prof., Head of Department, School of Mechanical Engineering/ Iran University of Science and Technology
چکیده English

Due to increasing the heat transfer surface area and high providing capillary pressure with high permeability, porous structures play a key role in improving the performance of two phase heat transfer devices such as heat pipes. New porous structures (bi-porous structures), have two distinct size distribution of pores of which the small pores provide the capillary pressure required for delivering liquid to the surface and large pores help vapor escape from the surface through increasing its permeability. The main goal is to gain a deeper understanding of the evaporator section of heat pipes and comparison between the performances of two sample biporous structures. Towards this goal first the Kovalev modeling technique is applied to determine the possibility of each phase’s existence in pores of different sizes throughout the computational domain. One dimensional heat transfer in a bi-porous wick is investigated. Inside the domain the conservation equations are solved for each phase and the results such as heat flux versus wall superheat are presented. Thermo-physical properties of the fluid and the matrix like the fluid properties, phase saturation and permeability and the conduction heat transfer coefficient are calculated from the geometry of the matrix and experimental relationships.

کلیدواژه‌ها English

Bi-porous
Two-phase Heat transfer
Boiling
Heat pipe
Modeling