مطالعه تاثیر نصب پره متخلخل درون یک محفظه بسته مربعی جهت افزایش میزان انتقال گرمای جابه‌جایی آزاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر نصب پره متخلخل درون محفظه بسته مربعی جهت تسریع انتقال گرمای جابه‌جایی آزاد پرداخته شده است. سیستم مورد مطالعه، یک محفظه بسته مربعی می‌باشد که دیواره‌های عمودی آن یکی در دمای گرم و دیگری در دمای سرد نگه داشته شده‌اند و دیواره‌های افقی عایق هستند. پارامترهای مورد مطالعه در این پژوهش محل نصب پره متخلخل روی دیواره گرم، طول پره متخلخل، زاویه نصب پره و میزان تخلخل آن می‌باشد. بدین منظور از مدل‌سازی عددی با نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. برای مقایسه نتایج بدست آمده در هر مرحله از عدد بی‌بعد نوسلت استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که جاگذاری پره متخلخل روی دیواره گرم باعث افزایش عدد نوسلت نسبت به حالت پره صلب و محفظه بدون پره می‌شود. با توجه به نتایج بیشترین میزان انتقال گرمای زمانی حاصل می‌شود که پره در نزدیکی دیواره پایینی و یا در وسط دیواره گرم و با زاویه 90 درجه نصب شده باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که افزایش طول پره متخلخل موجب افزایش میزان انتقال گرمای جابه‌جایی آزاد و عدد نوسلت می‌شود. همچنین نتایج در خصوص تاثیر میزان تخلخل بر عدد نوسلت نشان می‌دهد که افزایش میزان تخلخل پره متخلخل موجب افزایش عدد نوسلت و بالا رفتن آهنگ انتقال گرما می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


[1]     Shi X., Khodadadi J.M., Laminar natural convection heat transfer in a differentially heated square cavity due to a thin fin on the hot wall, ASME Journal of Heat Transfer 125 , pp. 623–634, 2003.
[2]     Bilgen E., Natural Convection in Cavities with a Thin Fin on the Hot Wall, International Journal of Heat and Mass Transfer 48, pp. 3493-3505, 2005.
[3]     Ambarita H., Kishinami K., Daimaruya M., Saitoh T., H. Takahashi, J. Suzuki, Laminar Natural Convection Heat Transfer in an Air Filled Square Cavity with Two Insulated Baffles Attached to its Horizontal Walls, Thermal Science & Engineering, Vol. 14 No. 3, pp. 35-46, 2006.
[4]     Ben-Nakhi A., Chamkha A.J., Conjugate Natural Convection in a Square Enclosure with Inclined Thin Fin of Arbitrary Length, International Journal of Thermal Sciences 46, pp. 467-478, 2007.
[5]     Habibzadeh A., Zehforoosh A., Khojaste A., Study of Heat Transfer in a Baffled Cavity Using Nanofluid, Internatıonal Journal of Natural and Engineering Sciences, 7 (3): 16-20, 2013.
[6]     Haghighi A., Vafai K., Optimal positioning of strips for heat transfer reduction within an enclosure, Numerical Heat Transfer Part A, Vol. 66, pp. 17–40, 2014.
[7]     Nield D., Bejan A., Convection in Porous Media, Third Edition, New York: Springer, 2006.
[8]     Vafai K., Porous Media: Applications in Biological Systems and Biotechnology, New York CRC Press, 2010.
[9]     Youchison D. L., Williams B. E., Benander R. E., Porous nuclear fuel element for high-temperature gas-cooled nuclear reactors, Patent No.: US 7,889,146 B1, Date of Patent: Mar. 1, 2011.
[10] Beckermann C., Ramadhyani S., Viskanta R., Natural Convection Flow and Heat Transfer Between a Fluid Layer and a Porous Layer Inside a Rectangular Enclosure, ASME, Journal of Heat Transfer, Vol. 109, pp. 363-370, 1987.
[11] Mealey L. R., Merkin J .H., Steady finite Rayleigh number convective flows in a porous medium with internal heat generation, International Journal of Thermal Sciences, Vol.48, Issue 6, pp. 1068-1080, 2009.
[12] Tahmasebi Kohyani M., Ghasemi B., Pasandideh Fard A., Heat generation effects on natural convection in porous cavity with different walls temperature, Frontiers in Heat and Mass Transfer (FHMT), Vol. 3, pp. 274-287, 2012.
[13]  زهفروش آ، حسین پور س، اثر خواص ماتریس متخلخل بر تولید حرارت داخلی درون محفظه اشباع شده با نانو سیال آب-مس، مجله مهندسی مکانیک مدرس، دوره 14، شماره 16، ص ص 34-44، 1393.
[14]  یاسر جعفری، محمد طیبی رهنی، آرمن آدامیان، بررسیانتقالگرمایجابجاییطبیعینانوسیالدرمحیطمتخلخلبا شبیه‌سازی عددیشبکهبولتزمن، چهاردهمینکنفرانسبینالمللیانجمنهوافضایایران، تهران، ایران، اسفند 1393.
Bin Kim G., Min Hyun J., Sang Kwak H., Buoyant convection in a square cavity partially filled with a heat-generating porous medium, NumericalHeat Transfer, Part A, Vol. 40, pp. 601- 618, 2001.