بررسی انتقال حرارت با استفاده از جریان پالسی سیال در حضور جامد متخلخل

امروزه بررسی سیستم های انتقال حرارت پر بازده و جلوگیری از اتلاف انرژی، از جمله مباحث پر طرفدار در پالایشگاه ها، پتروشیمی ها و واحد های صنعتی می باشد. با توجه به اهمیت و جایگاه انرژی در دنیا و نقشی که در توسعه اقتصادی کشور ها دارد، ساخت تجهیزات و سیستم های انتقال حرارت پر بازده در اولویت پژوهش ها قرار گرفته است. استفاده از فوم فلزی و سیال با سرعت نوسانی یا پالسی از راهکارهایی است که در این سیستم های انتقال حرارت استفاده می شود. فوم های فلزی بر روی سطوح تبادل انرژی قرار می گیرند و با سطح تماس بالایی که ایجاد می کنند، میزان انتقال حرارت را افزایش می دهند. در ضمن عبور سیال با سرعت نوسانی یا پالسی از میان فوم فلزی علاوه بر اینکه احتمال گرفتگی در حفره ها کاهش می یابد، مقدار انتقال حرارت نیز افزایش پیدا می کند. در این تحقیق سه نمونه از سیستم های انتقال حرارت پر بازده که برای افزایش میزان انتقال حرارت خود از فوم فلزی و سیال سرد کننده با سرعت نوسانی و یا پالسی استفاده می کنند، مدل سازی شده است. در اولین مورد به مدل سازی و بررسی عوامل موثر بر میزان انتقال حرارت از کانال پر شده از فوم فلزی به همراه سیال با سرعت نوسانی پرداخته ایم. نتایج حاصل از مدل سازی نشان می داد که با افزایش دامنه و فرکانس جریان سیال، مقدار انتقال حرارت از کانال افزایش می یابد. در مورد دوم به مدل سازی سیستم انتقال حرارت شامل لوله پر شده از فوم فلزی به همراه سیال با سرعت پالسی پرداخته ایم. نتایج نشان می داد که با افزایش عدد رینولدز میزان انتقال حرارت از لوله افزایش می یابد. همچنین تغییرات عدد ناسلت با عدد استروهال دارای یک ماکزیمم بود که در عدد استروهال 5/4 معادل با فرکانس 8/7 هرتز رخ می داد. در مورد سوم به مدل سازی سیستم انتقال حرارت شامل لوله پر شده به صورت نسبی از فوم فلزی به همراه میله محوری و در حضور سیال با سرعت پالسی پرداختیم. نتایج نشان می داد که با افزایش عدد رینولدز میزان انتقال حرارت از لوله افزایش می یابد. همچنین تغییرات عدد ناسلت با عدد استروهال دارای یک ماکزیمم بود که در عدد استروهال 1/4 معادل با فرکانس 9 هرتز رخ می داد. همچنین مشخص شد که در نسبت پر شده 33/0 میزان انتقال حرارت از لوله دارای ماکزیمم است. تاثیر تخلخل و ضریب هدایت حرارتی فوم فلزی نیز در هر سه سیستم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از مدل سازی نشان می داد که با کاهش تخلخل و افزایش ضریب هدایت حرارتی فوم فلزی، مقدار انتقال حرارت افزایش می یابد.