کاهش نرخ انتقال حرارت جابجایی اجباری درون یک لوله با بکار گیری ماده متخلخل

این مطالعه شامل دو بررسی می باشد، در بخش اول کاهش نرخ انتقال حرارت جابجایی اجباری درون یک لوله که به طور جزئی یا کامل از ماده متخلخل پر شده است، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. به عبارتی دیگر در این حالت ماده متخلخل به عنوان عایق حرارتی عمل می کند. بدین منظور ماده متخلخل روی سطح داخلی لوله، قرار می گیرد. مدل یک معادله انرژی برای لحاظ کردن شرایط تعادل حرارتی در نظر گرفته شده است. اثر پارامترهای مختلف هیدرودینامیکی و هندسی مثل ضخامت ماده متخلخل، عدد دارسی و ضریب اینرسی، بر نرخ انتقال حرارت و افت فشار مورد بررسی قرار گرفته است. از مقایسه نتایج کار حاضر با حالتی که ماده متخلخل در لوله قرار ندارد، مشاهده شد که به ازای نسبت شعاع 0/6 کمینه نرخ انتقال حرارت (عدد نوسلت) بدست می آید. همچنین زمانی که لوله به طور کامل از ماده متخلخل پر باشد بیشینه نرخ انتقال حرارت (عدد نوسلت) بدست می آید. همچنین نتایج نشان میدهد که اثر ضریب اینرسی به ازای اعداد دارسی کمتر از 10 به توان 4- قابل صرفنظر کردن است. به عبارتی می توان برای دارسی کمتر از 10 به توان 4- جریان را به صورت جریان پلاگ در نظر گرفت. در بخش دوم، استفاده از ماده متخلخل درون یک لوله با شرایط غیر تعادلی حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. ماده متخلخل به صورت جزئی در مرکز لوله قرار می گیرد. هدف از این مطالعه بدست اوردن نسبت شعاعی از ماده متخلخل است، که تا آن نسبت شعاع، بتوان شرط تعادل حرارتی را در نظر گرفت. مدل دارسی – برینکمن – فورچهیمر برای مدل کردن جریان سیال، و مدل دو معادله انرژی برای لحاظ کردن شرایط غیر تعادل حرارتی در نظر گرفته شده است. لوله تحت شرایط دمای ثابت دیواره می باشد نتایج با حالتی که لوله بهطور کامل از ماده متخلخل پر شده باشد مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که این مقدار از نسبت شعاع ماده متخلخل، باکاهش عدد دارسی ، افزایش می یابد، به طوری که به ازای اعداد دارسی 10 به توان 3- و 10 به توان 4- و 10 به توان 5- و 10 به توان 6- مقدار شعاع مورد نظر به ترتیب 0/6 و 0/8 و 0/9 و 0/95 می باشد.

کلیدواژه ها:

جابجایی اجباری ، ماده متخلخل ، کاهش نرخ انتقال حرارت ، شرط غیر تعادل حرارتی ، جریان پلاگ