تحسين انتقال الحرارة بالحمل الحر باستخدام أنبوب مزعنف مضمور داخل حيز مسخن

مقدم أطروحة جامعية

عامر جميل شريف

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية

قسم هندسة المكائن و المعدات

دولة الجامعة

العراق

الدرجة العلمية

ماجستير

تاريخ الدرجة العلمية

2008

الملخص العربي

أجريت دراسة عملية على أربعة نماذج لأنابيب المبادل حراري (أنبوب أملس، أنبوب مزعنف غير مثقب، أنبوب مزعنف مثقب بثقبين، أنبوب مزعنف مثقب بأربع ثقوب) مغمورة داخل وعاء مغلف وجهه المسخن نحو الأعلى، لمعرفة عملية انتقال الحرارة بالحمل الحر لمدى من زوايا ميل المغلف و تأثير كل من (زعنفة الأنابيب، تثقيب الزعانف، عدد هذه الثقوب لأنبوب مبادل حراري)، كما أجري دراسة عددية لمعرفة التصرف الحراري داخل مغلف فيه ذي أنبوب أملس. تضمنت الدراسة العملية ثلاث مجموعات من التجارب تتمثل المجموعة الأولى بمغلف معزول حراريا من جميع الجهات بوجود تصريف و في هذه المجموعة أجريت تجارب لحالة مائع المغلف معزول حراريا من جميع الجهات ما عدا السطح السفلي إذ يتعرض إلى تسخين بثبوت الفيض الحراري (شحن) و في هذه المجموعة تجرى عملية شحن أو تصريف، أو شحن و تصريف معا بوجود تراصف حراري ابتدائي، و أخيرا المجموعة الثالثة فتجرى تجارب شحن فقط.

أجريت التجارب على قيم متغيرة من معدلات التدفق هي (0.015, 0.03, 0.045) Kg / s و قيم متغيرة من الفيض الحراري (شحن) (260, 480, 700, 920, 960) W / m2 و لثلاث زوايا إمالة (165, 150, 135) عن الأفق. تم إجراء محاكاة نظرية للنموذج الأول (أنبوب أملس) باستخدام برنامج (fluent 6.2)، الذي يتضمن نوعين من الظروف الحدية للمغلف الذي يكون ذا درجة حرارة ثابتة (338 K).

غمر فيه أنبوب أملس بدرجة حرارة ثابتة (298 K) : الشرط الأول يكون جميع حدوده سطوح أدباتية، و الثاني يتم بتسليط فيض حراري ثابت مقداره (960 W / m2) على السطح السفلي للمغلف مع بقاء السطوح الثلاث الأخرى أدباتية، تم الحصول على توزيعات درجات الحرارة و السرعة للفترات الثلاث (1, 100, 600, 1200) sec على التوالي و لمغلف مائل بزاوية (135) عن الأفق. أظهرت النتائج العملية لتجارب ذات درجة حرارة ثابتة إن أقل معدل زمني للاستقرار هو عند النموذج الثالث مقارنة مع بقية النماذج بسبب سرعة الخلط المتولد بفعل الريشة الحرارية داخل مائع المغلف عند الإمالة (135) و يزداد زمن الاستقرار مع زيادة زمن الإمالة، إما في تجارب التصريف مع وجود تراصف حراري ابتدائي فيكون زمن الاستقرار مع زيادة هذا الفرق، و لحالة تجارب الشحن لا يوجد تغير في توزيع درجات حرارة المائع مع تغيير الزمن و لكن يوجد أكبر تراصف حراري لزاوية إمالة (135) و يقل مع زيادة زاوية إمالة.

تم الحصول على علاقة تجريبية لانتقال الحرارة و المتمثلة (Nu = CRa 0.25) للزوايا (165, 150, 135) لكل أنموذج من النماذج الأربع، و لوحظ أن معامل انتقال الحرارة يصل إلى أعظم قيمة له عند الزاوية (135) ثم يتناقض مع زيادة زاوية الإمالة، و قد تم استنتاج إن معامل انتقال الحرارة يسجل أعلى قيمة عند استخدام النموذج الثالث (أنبوب مزعنف بزعانف مثقبة بثقبين) بسبب زيادة المساحة السطحية لانتقال الحرارة، و لكن هذه القيمة تنخفض عند استخدام النموذج الرابع (أنبوب مزعنف بزعانف مثقبة بأربعة ثقوب) بسبب النقصان المساحة السطحية لانتقال الحرارة نتيجة زيادة عدد الثقوب، و حصل توافق جيد عند مقارنة النتائج العملية للبحث الحالي مع نتائج عملية سابقة. من خلال النتائج النظرية لوحظ تشابه في التصرف العام لدرجات الحرارة داخل المغلف مع التوزيعات الموجودة في النتائج العملية للنموذج الأول (أنبوب أملس) لزاوية ميل (135) لتجارب التصريف و تجارب التصريف \ الشحن عندما يكون المغلف ذا درجة حرارة ثابتة ابتدائية، كما تم الحصول على زيادة في قيم السرعة و الفرق في درجات حرارة المائع لريشة الحرارية المتولدة عندما يتم تسليط فيض حراري منتظم على السطح السفلي للمغلف مقارنة مع الحالة الأدباتية.

التخصصات الرئيسية

الفيزياء

الموضوعات

• النقل
• الحرارة

• APA
• MLA
• AMA

لغة النص

العربية

نوع البيانات

رسائل جامعية

رقم السجل

BIM-305277