دانلود پایان نامه ارشد : مدلسازی و بررسی تجربی تشکیل برفک روی سطح سرد خمیده
هنگامی که هوای مرطوب نزدیک سطح سرد به دمای زیر دمای انجماد آب برسد برفک تشکیل میشود. وجود برفک کم و بیش مشکلاتی را ایجاد میکند. از جمله در مبدلهای هوایی گرچه عملکرد حرارتی مبدل در مراحل اولیهی تشکیل برفک به دلیل افزایش سطح انتقال حرارت به میزان کمی افزایش مییابد ولی با گذشت زمان نه تنها این مشخصه از بین میرود، بلکه برفک به عنوان یک عایق حرارتی بین سطح سرد و جریان آزاد هوا عمل میکند و مشخصههای انتقال حرارت را به شدت کاهش میدهد.
تشکیل برفک در وسیلههای حمل و نقل نیز اثرهای قابل توجهی دارد. تشکیل برفک بر روی بالهای هواپیما (در شب به دلیل تشعشع سطح هواپیما با آسمان، دمای سطح هواپیما از هوای اطراف کمتر میشود) وضعیت آیرودینامیکی آن را تغییر داده و اثر نامطلوبی بر حرکت هواپیما دارد.
این معضل در صنعت حمل و نقل ریلی نیز وجود دارد که با یخ زدگی سوپاپهای ترمز سبب بروز مشکل در کنترل قطار میشود.
تشکیل برفک در یخچالها سبب کاهش کارآیی یخچالها میشود.
به جز این در یک سیستم با جریان هوای فوق اشباع نیز این پدیده دیده میشود. جریان هوای فوق اشباع در موقعی که رطوبت هوا زیاد و دمای محیط نسبتا کم باشد اتفاق میافتد. در یخچالهای صنعتی، به دلیل حرکت هوای سرد و گرم در نزدیکی درها، و مخلوط شدن هوای گرم مرطوب با هوای سرد خشک درون یخچال میتوان انتظار تشکیل هوای فوق اشباع را داشت. هنگامی که حالت فوق اشباع در هوایی که دمای آن بالای دمای انجماد آب باشد، رطوبت موجود در هوا به صورت قطرات ریز آب در جریان هوا تبدیل میشود (حالت مه) و اگر دمای هوا زیر دمای انجماد باشد، “مه یخ زده ” تشکیل میگردد.
در این پروژه، در فصل اول به مروری بر کارهای گذشته پرداخته میشود. در فصل دوم به معرفی مشخصات دستگاه آزمایش موجود و روش انجام آزمایش پرداخته میشود. در فصل سوم، دادههای آزمایشگاهی در جریان طبیعی هوای مرطوب مورد بررسی قرار گرفته است و در فصل چهارم، دادههای آزمایشگاهی در جریان اجباری هوای مرطوب و مقایسه آن با دادههای آزمایشگاهی در جریان طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است و در فصل پنجم، بررسی تجربی رشد لایهی برفک و نتیجههای حاصل از این پروژه که در آزمایشگاه سیستمهای انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر صورت گرفتهاست ارائه میشود و درستی دادههای حاصل از حل عددی- تحلیلی مورد بررسی قرار میگیرد. در نهایت نتیجهگیری کلی و پیشنهادهایی برای کارهای اینده ارائه شده است.
1-1- روشهای بررسی پدیدهی تشکیل برفک
شناخت از نحوهی تشکیل، مکانیزم رشد و نیز عاملهای موثر بر برفک میتواند به روشهای مقابله با برفک و طراحی سیستمهای برفکزدا کمک شایانی کند. بدین منظور کارهای زیادی برای مدل کردن رفتار برفک انجام شده است که به طور کلی کارهای انجام شده در این زمینه را میتوان به سه دسته کلی تقسیم نمود که در زیر به آنها اشاره میشود:
1-1-1- مطالعه مرحلهی جوانهزنی برفک بر روی سطحهای مختلف
کارهای اولیه در این زمینه توسط فلچر[2] ]1[ انجام شد. وی مرحلههای تشکیل برفک را به دو مرحله جوانهزنی و رشد کریستالی برفک تقسیم کرد.
پروسهی جوانهزنی نیازمند آن است که جوانهها بر انرژی گیپس تغییر فاز غلبه کنند و این زمانی رخ میدهد که جزء بخار در حالت فوق اشباع باشد. ساندرز[3] ]2 [تحقیقهای خود را بر روی علت عدم یکنواختی تشکیل برفک روی سطح متمرکز کرد و بیان نمود که ناهماهنگی انرژی سطح، بر تشکیل اولیهی برفک اثر گذار است.
با مطرح شدن فوق اشباع بودن بخار روی سطح سرد به هنگام شکلگیری برفک درجهی فوق اشباعی توسط هراجی و باربر[4] ]3[ تعریف شد. سنگوپتا و شریف[5] ]4[ پدیدهی جوانهزنی را روی استوانه در جریان هوا بررسی کردند. نا و وب[6] ]5[ فوق اشباع بودن هوا در سطح سرد را هنگام جوانهزنی ثابت کردهاند. تحقیقهای آنها نشان داد که سطحهای با انرژی کمتر نسبت به سطحهای با انرژی بالاتر، به درجه فوق اشباع بالاتری نیاز دارند و نیز نشان دادند زبری سطح درجه فوق اشباع لازم برای تشکیل جوانهها را کاهش میدهد. با اثبات فوق اشباع بودن بخار آب در سطح برفک، پیشبینی دقیقتری از خاصیتهای برفک میتواند انجام شود. اثر ارتعاش در تشکیل برفک و مرحله جوانهزنی روی صفحهی سرد در جریان هوا توسط چنگ و همکارانش[7] ]6 و 7[ بررسی شد.
نسخه قابل چاپ | ورود نوشته شده توسط نجفی زهرا در 1399/10/25 ساعت 10:13:00 ب.ظ . دنبال کردن نظرات این نوشته از طریق RSS 2.0. |