بررسی اثر تغییر شار حرارتی در جریان تبخیر یک مایع بالارونده درون یک لوله ی قائم

در پژوهش حاضر، اثر تغییر شار حرارتی دیواره در راستای طول یک لوله¬ی قائم در جریان تبخیر مایع اشباع بالارونده (آب) مورد بررسی و تحلیل عددی قرارگرفته است. شار حرارتی ثابت در محدوده¬ی w/m2 8000 تا w/m2 30000 به دیواره اعمال شده است و اثر تغییر آن، بر متغیّرهای خروجی حل عددی مورد تحلیل قرار گرفته¬است. هندسه¬ی مورد نظر لوله¬ای به قطر 5/2 و طول 25 سانتی¬متر می¬باشد که جریان سیّال با دبی جرمی ثابت وارد آن شده¬است. به دلیل عدم تغییرات در بعد سوم مسأله به¬صورت دوبعدی مدل شده است. شبیه¬سازی عددی جریان با استفاده از زیرمجموعه¬ی جوشش درمدل اویلری انجام گرفته¬است و مقایسه¬ی نتایج حاصل با داده¬های آزمایشگاهی معتبر، خطایی برابر با 13 درصد را نشان می¬دهد. نتایج حل عددی نشان می¬دهد که با افزایش شار حرارتی، ضریب انتقال حرارت روند نزولی و کسر حجمی بخار و دمای متوسّط دیواره روند صعودی دارند. یعنی به¬عبارت دیگر ضریب انتقال حرارت جابجایی با افزایش 75 درصدی شار حرارتی، 6/10درصد ، با 5/2 برابر شدن شار حرارتی، 5/12درصد و با 75/3 برابر شدن شار حرارتی، 6/36 درصد، کاهش می¬یابد. دلیل این روند نزولی، افزایش کسر حجمی فاز بخار در طول فرایند و رسانش حرارتی پایین آن نسبت به فاز مایع است. هم¬چنین با افزایش شار حرارتی دیواره نوسان¬های موجود در نمودار ضریب انتقال حرارت افزایش می¬یابد که دلیل آن، تغییرات سریع در خواص سیّال از مایع به بخار در محل¬های تشکیل فاز بخار است.