در این نوشتار به تخمین هم زمان شار حرارتی ورودی به قطعه کار و ضریب انتقال حرارت جابه جایی در عملیات فرزکاری پرداخته شده است. دو مدل حرارتی صفربعدی و سه بعدی گذرا برای قطعه کار از جنس 13AISIH در نظر گرفته شده است. دماها در پنج نقطه در داخل قطعه کار با استفاده از ترموکوپل برای دو سرعت برشی 50mm/min و 100mm/min اندازه گیری شده است و برای تخمین مجهولات از روش جست و جوی الگویی و روش اف مین سرچ استفاده شده است. نتایج حاصل از دو مدل حرارتی برای مجهولات متفاوت و تقریبا مستقل از الگوریتم معکوس است. نتایج نشان می دهد با افزایش سرعت برشی، شار حرارتی افزایش می یابد و ضریب انتقال حرارت جابه جایی، در مدل حرارتی اول افزایش و در مدل حرارتی دوم کاهش می یابد. همچنین هر دو الگوریتم با دقت خوبی مقادیر مجهول را بر اساس دماهای اندازه گیری شده و مدل حرارتی برآورد کرده اند.

در این مقاله، به بررسی انتقال حرارت و فناشوندگی عایق­های حرارتی مورد استفاده در موتور و نازل پرداخته شده است. معادلات انتقال حرارت و جرم در دو بعد در یک نازل همگرا-واگرا در نظر گرفته شده است. برای حل این معادلات از روش حجم محدود و از روش ضمنی برای وابستگی زمانی استفاده شده است. معادلة تجزیه که به فرم آرنیوس نوشته شده با استفاده از روش رانگ-کوتا حل شده و چگالی و شار جرمی گاز تولیدی در هر گام زمانی بدست آمده است. همچنین، مدلی برای لحاظ نرخ پسروی ارائه شده است. اعتبار­سنجی مدل با نتایج تجربی رایز در عایق سیلیکافنولیک مقایسه شده و نشان از انطباق خوب نتایج حاصل از شبیه سازی با مشاهدات تجربی می­باشد. پس از صحه­گذاری نتایج بدست آمده به بررسی تأثیر ضریب تصحیح دمش پرداخته شده و نتایج نشان دهندة حائز اهمیت بودن این ضریب برای طراحی دقیق عایق های فناشونده است. ضریب تصحیح دمش باعث کاهش ضریب انتقال حرارت جابه­جایی، کاهش پسروی سطح و در نتیجه کاهش دمای پشت عایق می­شود. بنابراین، در مواردی که ضخامت عایق قابل توجه یا گرمای فناشوندگی عایق پایین باشد، این پارامتر می­تواند حائز اهمیت بوده و نتایج نهایی و در نتیجه طراحی نهایی را تحت تأثیر قرار دهد.

یکی از روش های کاهش اندازه تجهیزات انتقال حرارت، افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی سیال است. هدف اصلی از این پژوهش طراحی و تولید نوعی نانوسیال بر پایه آب و اتیلن گلایکول است. بدین منظور ابتدا گرافن با استفاده از روش الکتروشیمیایی تولید و ساختار آن توسط طیف های واپاشی پرتو ایکس (XRD)، تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی انتقالی (TEM) مورد بررسی و تأیید قرار گرفت. با استفاده از درصدهای وزنی مختلف از نانوگرافن شامل 25/0، 5/0، 75/0، 1، 25/1 و 5/1% نانوسیال آب/اتیلن گلایکول/گرافن تولید گردید. سدیم دو دسیل سولفات (SDS) به عنوان فعال کننده سطحی جهت بهبود پایداری گرافن درون سیال پایه استفاده شد. سامانه آزمایشگاهی طراحی شده شامل لوله مارپیچ با دمای دیواره ثابت و مجهز به کنترل کننده دبی و نشانگر دما و فشار بود. عدد ناسلت و افت فشار برای آب خالص توسط سامانه آزمایشگاهی اندازه گیری و با مدل های تجربی موجود در این زمینه مقایسه گردید و مشخص شد که سامانه به خوبی قادر به پیش بینی نتایج است. ضریب انتقال حرارت جابه جایی، عدد ناسلت و نرخ انتقال حرارت با استفاده از سامانه مذکور برای آب/اتیلن گلایکول با نسبت وزنی 60 به 40 و نیز نانوسیال با درصدهای مختلف از گرافن در دبی های مختلف بررسی گردید. نتایج مشخص ساخت که با افزودن 1% وزنی گرافن به سیال پایه ضریب انتقال حرارت جابه جایی حدود 50% افزایش می یابد در حالیکه افت فشار نیز حدود 50% افزایش نشان می دهد. در نهایت یافته های این پژوهش پتانسیل استفاده از سامانه آب/اتیلن گلایکول/گرافن را در تجهیزات سرمایشی/گرمایشی مورد تأیید قرار می دهد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

مطالعه آزمایشگاهی ضریب انتقال حرارت جابه جایی نانوسیال O2Al3/ آب در یک لوله حلقوی عمودی با شار حرارتی غیریکنواخت (سینوسی) در ناحیه در حال توسعه جریان با قطر متوسط 20 نانومتر انجام شد. هدف اولیه این پژوهش بررسی دمای سطح لوله داخلی (منبع گرمایی) بود. مشخص شد دما در نقطه ای بالاتر از وسط میله برای دماهای ورودی مختلف بیشینه می شود و دمای سطح میله برای نانوسیال کم تر از سیال پایه بود هر چند که نانوسیال بر مکان نقطه بیشینه سطح اثر خاصی نداشت. سپس ضریب انتقال حرارت جابه جایی و عدد ناسلت نانوسیال بررسی و مشخص شد که با افزایش غلظت حجمی و عدد رینولدز، هر دو افزایش می یابند. بیش ترین میزان افزایش انتقال حرارت (%19) برای غلظت %1.5 و عدد رینولدز حدود 2100 اتفاق افتاد. اثر دمای ورودی بر انتقال حرارت نانوسیال بررسی و افزایش ضریب انتقال حرارت با افزایش دمای ورودی مشاهده شد. از بررسی اثر فشار بر انتقال حرارت نانوسیال مشخص شد که فشار، اثر محسوسی بر ضریب انتقال حرارت جابه جایی نانوسیال ندارد. بررسی افت فشار نسبی نانوسیال نشان داد که با افزایش غلظت حجمی، افت فشار نسبی نانوسیال افزایش می یابد. هم چنین افت فشار نسبی نانوسیال به علت رسوب بیش تر، در سرعت های پایین، بیش تر بود و با افزایش عدد رینولدز کاهش یافت.

در این پژوهش، اثرات ناشی از معلق سازی نانوذراتی شامل آلومینیوم و مس پایه فلزی و آلومینای نوع گاما در آب مقطر به عنوان سیال عامل رادیاتور خودرو و در میزان بهبود شار انتقال حرارت به صورت تجربی ارزیابی شده است. بدین ترتیب آزمایش ها برای سیال پایه آب مقطر و هم چنین 3 نوع نانوسیال با غلظت های مختلف 0/5، 1 و 2 درصد حجمی و در شرایط عملیاتی متفاوت عوامل تغییر- مشتمل بر درجۀ حرارت، شدت جریان و سرعت پره های فن رادیاتور خودرو- انجام شده است. در این شرایط، ضریب هدایت حرارتی سیال پایه خالص و نانوسیالات به صورت تجربی اندازه گیری شده و سایر خواص فیزیکی شامل چگالی و گران روی بااستفاده از مدل های ارائه شده، حساب شده است. نتایج نشان داده که افزودن نانوذرات ضریب هدایت حرارتی، چگالی و گران روی نانوسیالات را افزایش و گرمای ویژۀ آن ها را کاهش می دهد. لذا؛ نانوسیالات در رادیاتور خودرو به طور چشم گیر باعث افزایش انتقال حرارت و کاهش سطح انتقال حرارت مورد نیاز شده است. درنتیجه، کاربرد این نوع سیالات در رادیاتور توصیه می شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

وجود پدیده تبخیر در بسیاری از مسائل مهندسی که در ارتباط با قطره می باشند، مبین اهمیت بررسی انتقال حرارت در طول فرآیند تبخیر قطره می باشد. در تحقیقات گذشته، روابط متفاوتی برای تحلیل انتقال حرارت جا به جایی ارائه شده است که در تمامی آنها از رژیم گذرای تبخیر قطره صرفنظر شده است. در این تحقیق به بررسی این پدیده در طول رژیم گذرا پرداخته شده و از حل تحلیلی معادلات حاکم بروش حل تشابهی و با فرض عدم تبخیر در حالت گرمایش، ضریب انتقال حرارت جابه جایی برای رژیم گذرای تبخیر به دست می آید. مطالعات نشان می دهد که این ضریب در رژیم گذرا همانند رژیم دائم وابسته به اعداد بی بعدرینولدز و پرانتل بوده، اما برخلاف آن، با گذشت زمان مقدار آن تغییر می کند. نتایج بدست آمده نشان می دهدکه با استفاده ازنتایج دقیقترارائه شده در این تحقیق زمان نهایی تبخیر بیشتر تخمین زده شده و نرخ انتقال حرارت کاهش می یابد.

در این بررسی جریان جابه جایی توام آزاد و اجباری نانوسیال و سیال خالص در یک کانال افقی حاوی یک منبع حرارتی به روش عددی مطالعه شده است. دیواره های کانال عایق بوده و منبع حرارتی روی دیواره پایین آن قرار دارد. جریان به صورت یکنواخت در دمای سرد وارد کانال می شود و با منبع گرم تبادل حرارت می کند. معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده و به کمک الگوریتم سیمپل به صورت هم زمان حل می شوند. نتایج نشان می دهند که استفاده از نانوسیال موجب پخش بهتر حرارت و افزایش دمای میانگین منبع می شود. همچنین، افزایش درصد حجمی نانوذرات (F) موجب افزایش انتقال حرارت می شود و این افزایش در رینولدزهای بالا بیشتر است. از بررسی های انجام شده بر روی نسبت طول به عرض منبع (B) در مساحت ثابت آن دیده می شود که با افزایش B انتقال حرارت ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد.