جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای محمدمهدی مرادمند)
موضوع: شبیه‌سازی عددی، ساخت و ارزیابی تجربی یک نوع مبدل حرارتی با عملکرد بالا مبتنی بر ساختارهای شبکه‌ای
ارائه دهنده: محمدمهدی مرادمند
استاد راهنما: دکتر احمد سوهانکار
استادان داور: دکتر محمدرضا توکلی‌نژاد - دکتر محسن دوازده امامی
چکیده:
طراحی و ساخت مبدل حرارتی عملکرد بالا از دو نظر افزایش بهره‌وری سیکل‌های فرآیندی و ترمودینامیکی و دیگری کاهش وزن مبدل حرارتی و تاسیسات خنک‌سازی در صنایع هوایی و فضایی حائز اهمیت است. در این پژوهش، دو ساختار هندسی شوارتز-P و جیروید به دلیل نسبت سطح به حجم بالا به منظور کاربرد به‌عنوان یک مبدل حرارتی بررسی عددی و تجربی شده‌اند. این دو ساختار در پژوهش‌های متعددی خواص مکانیکی بالایی از خود نشان داده‌اند اما پژوهش‌های کمی برای بررسی این ساختارها به عنوان هندسه‌های قابل استفاده برای انتقال حرارت انجام شده است. بر اساس نتایج شبیه‌سازی عددی المان محدود این ساختارها در بازه‌ی عدد رینولدز ۱۰ تا ۱۰۰ برای سیال آب (با عدد پرانتل در محدوده‌ی ۳ تا ۶) به کمک نرم‌افزار کامسول بررسی و نتیجه گرفته شد که ساختار شوارتز-P افت فشار کمتری نسبت به ساختار جیروید دارد اما ضریب عملکرد آن پایین است و مناسب استفاده به‌عنوان مبدل حرارتی نیست اما مبدل حرارتی جیروید بهترین ضریب عملکرد و ضریب انتقال حرارت بالایی نیز داشت. مبدل مبتنی بر ساختار جیرویدی بهبود عملکرد حرارتی ۴۰ درصدی و برای ضریب عملکرد نیز افزایش۲۰ درصدی نسبت به یک مبدل رایج (دسته لوله) دارد. همچنین در این پژوهش، چندین مبدل حرارتی جیرویدی از جنس‌های پلیمر پلی‌لاکتیک اسید (PLA) و آلیاژ آلومینیومی (AlSi10Mg) به روش ساخت افزودنی بررسی و با استفاده از پرینت سه بعدی برای انجام آزمون‌های تجربی ساخته شد. درنهایت از مبدل حرارتی فلزی در محدوده اعداد رینولدز ۱۶۰۰ تا ۵۰۰۰ ارزیابی تجربی نیز به عمل آمد. نتایج ارزیابی تجربی، بهبود ۶۵ درصدی علمکرد مبدل حرارتی مبتنی بر ساختار جیرویدی را نسبت به جریان عرضی روی یک دسته لوله را در عدد رینولدز ۵۰۰۰ و برای جریان مغشوش نشان داد. لازم به ذکر است به دلیل محدودیت‌های آزمایشگاهی امکان انجام آزمون‌های تجربی در اعداد رینولدز پایین میسر نشد.