جلسه دفاع پیشنهادیه رساله دکتری (آقای علی دوستعلی)

ارائه دهنده: مدل‌سازی جوشش فیلمی لایه مایع تشکیل شده در برخورد اسپری غلیظ به سطح در شار جرمی بالا

ارائه دهنده: علی دوستعلی 

استاد راهنما: دکتر محسن دوازده‌امامی

استاد مشاور: دکتر رامین کوهی کمالی

استادان داور:  دکتر احمدرضا پیشه‌ور، دکتر محمدرضا توکلی نژاد

چکيده:

اسپری خنک‌کننده یک روش‌ انتقال حرارت موثر و سریع است که از برخورد قطره‌های مایع روی سطح داغ برای افزایش کارایی خنک‌کنندگی به طور گسترده در صنایع مختلف مانند فولاد، راکتور‌های هسته‌ای، دستگاه‌های پزشکی با اشعه ایکس و سیستم‌های کامپیوتری و مراکز داده کاربرد دارد. در بسیاری از صنایع از جمله صنایع فولاد به دلیل دمای بالا، رژیم‌های دوفازی جوشش فیلمی و انتقالی حاکم است و برای انتقال حرارت در این دما به شار‌های جرمی بالا نیاز است. در این صورت با تشکیل فیلم بخار بین سطح داغ و لایه مایع نرخ انتقال حرارت بسیار کاهش می‌یابد. در رژیم‌های جوشش فیلمی در خنک‌کننده اسپری رقیق که در شارهای جرمی‌ پایین‌تر اتفاق می‌افتد، انتقال حرارت به پارامترهای برخورد قطره وابستگی زیادی دارد و مدل‌سازی این نوع اسپری‌ها با برخورد تک قطره قابل توجیه است. در اسپری‌های متراکم که در شارهای جرمی بالا رخ می‌دهد، به دلیل فعل و انفعالات و تداخل قطرها در برخورد این وابستگی‌ها کاهش یافته و مدل‌سازی جوشش فیلمی این نوع اسپری‌ها به دلیل تشکیل فیلم بخار و شرایط سیلابی با یک تک قطره مناسب نیست. مدل‌های فیلم دیوار در رژیم‌های جوشش هسته‌ای و انتقال حرارت تک‌فاز کاربرد دارند و روش‌های عددی موجود برای شبیه‌سازی رژیم‌های جوشش فیلمی در شار جرمی بالا مناسب نیستند، بنابراین به یک مدل‌سازی عددی مناسب در رژیم جوشش فیلمی با شار جرمی بالای‌ قطره‌ها در برخورد با سطح نیاز است. در تحقیق پیش‌رو مدل‌سازی انتقال حرارت رژیم جوشش فیلمی برخورد قطره‌ها به عنوان فاز گسسته در فاز پیوسته هوا به لایه مایع تشکیل شده در شار جرمی بالا در میدان اویلری به روش حجم سیال انجام خواهد شد. انتقال جرم، تکانه و انرژی قطره‌ها به لایه مایع از طریق ترم‌های چشمه صورت خواهد گرفت. این مدل‌سازی به دلیل تقارن به صورت دوبعدی و در شرایط پایا با فرض جریان تراکم‌ناپذیر انجام خواهد شد و اثر شار جرمی بالای قطره‌ها و دمای‌ برخورد قطره‌ها بر نرخ انتقال حرارت و پارامترهای هیدرودینامیکی لایه مایع مورد بحث قرار خواهند گرفت و در نهایت یک رابطه ریاضی برای ضریب انتقال حرارت برحسب پارامترهای موثر تخمین زده خواهد شد. برای اعتبار سنجی حل عددی از نتایج یک مطالعه تجربی که در محدوده شار جرمی از (30-3) انجام شده است، استفاده می‌شود.

کلمات کلیدی: خنک‌کننده اسپری، جوشش فیلمی، مدل‌سازی عددی، شار جرمی بالا، فیلم مایع