بررسی آزمایشگاهی نرخ انتقال جرم از سطوح ساده آب برای رژیم های همرفت اجباری، ترکیبی و طبیعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی، گروه مهندسی مکانیک، موسسه غیر انتفاعی اشراق بجنورد، بجنورد، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران

چکیده

در این مطالعه با استفاده از اندازه گیری­های آزمایشگاهی نرخ تبخیر از سطح ساده آب برای تاثیر عوامل گوناگون نظیر: اختلاف فشار بخار، سرعت جریان هوا، پارامترهای بدون بعد، در بازه گسترده­ای از رژیم­های همرفت اجباری، ترکیب طبیعی و اجباری و همرفت طبیعی، در دامنه   بررسی شده است. این دامنه از    با استفاده از سرعت­های میانگین 1/0، 3/0، 9/0، 2، 4، 5 و 6 متر بر ثانیه و دمای آب از  20 تا  55 تولید شده است. تحقیقات نشان می­دهد نرخ تبخیر به­ شدت به رژیم جریان وابسته است. در رژیم همرفت اجباری   و رژیم همرفت ترکیبی  با افزایش اختلاف فشار بخار و سرعت جریان هوا، نرخ تبخیر افزایش یافته اما آهنگ افزایش آن در رژیم همرفت اجباری کاهش یافته طوریکه در این رژیم نرخ تبخیر به صورت تابع توانی با اختلاف فشار بخار تغییر می­نماید. در رژیم همرفت ترکیبی با افزایش سرعت جریان هوا، توان اختلاف فشار بخار کاهش می یابد. نتایج نشان می­دهد در رژیم همرفت طبیعی   هر دو پارامتر اختلاف فشار بخار و اختلاف چگالی بخار، بر نرخ تبخیر اثر می گذارد و علاوه بر اختلاف فشار بخار، اختلاف چگالی نیز بر نرخ تبخیر موثر است.

کلیدواژه‌ها


[1] Tanny J., Cohen S., Assouline S. and Lange F., Evaporation from a small water reservoir: Direct measurements and estimates, Journal of Hydrology, Vol. 351, pp. 218-229, 2008.
[2] Iskra C. R. and Simonson C. J., Convective mass transfer coefficient for a hydro dynamically developed airflow in a short rectangular duct, Int. J. Heat Mass Transf., Vol. 50, pp. 2376–2393, 2007.
[3] Steeman H. J. T’Joen C., Van Belleghem M., Janssens A., and De Paepe M., Evaluation of the different definitions of the convective mass transfer coefficient for water evaporation into air, Int. J. Heat Mass Transf., Vol. 52, pp. 3757–3766, 2009.
[4] Moghiman M. and Jodat A., Experimental investigation of water evaporation in indoor swimming pools, International Journal Heat Mass Technol., Vol. 25(2), pp. 43–47, 2007.
[5] Moghiman M., and Jodat A., Effect of air velocity on water evaporation rate in indoor swimming pools, The Iranian Society of Mechanical Engineers, Vol. 8, pp. 19–30, 2007.
[6] Jodat A. and Moghiman M., Experimental comparison of the ability of Dalton based and similarity theory correlations to predict water evaporation rate in different flow regimes, Heat and Mass Transfer, Vol. 48, pp. 1397-1406, 2012.
[7] Jodat A. and Moghiman M., An experimental investigation on the effects of surface gravity waves on the water evaporation rate in different air flow regimes, Heat and Mass Transfer, Vol. 49, pp. 1823-1830, 2013.

[8] Chilton T.H. and Colbum A.P., Mass transfer (absorption) coefficients Prediction from Data on Heat Transfer and Fluid Friction, Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 26, pp. 1183-1187,1934.

[9] Sartori E., Critical review on equations employed for the calculation of the evaporation rate from free water surfaces, Solar Energy, Vol. 68, pp. 77-89, 2000.
[10] Dalton J., Experimental essays on the constitution mixed gases; on the force of steam or vapor from water and other liquids in different temperatures, on evaporation and on the expansion of gases by heat, Mem. Manchester Liter. Phil. Soc., Vol. 11, pp. 535–602, 1802.
[12] ASHRAE, ASHRAE Handbook- Fundamentals, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, 2005.
[13] Lienhard J. H. and Lienhard V.J.H., A Heat Transfer Text Book, 3th ed., Phlogiston Press, New York, 2005.
[14] Boukadida  N. and Nasrallah S., Mass and heat transfer during water evaporation in laminar flow inside a rectangular channel—validity of heat and mass transfer analogy, International Journal Thermal Science, Vol. 40, pp. 67–81, 2001.
[15] Incropera F.P. and Dewitt D.P.,  Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley and Sons, New York, 2002.
[16] Al-Shamimiri M., Evaporation rate as a function of water salinity, Desalination, Vol. 150, pp. 189-203, 2002.
[17] Pauken M.T., An Experimental Investigation of Combined Turbulent Free and Forced Evaporation, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 18, pp. 334-340, 1998
[18] Boetler L. M. K., Gordon H. S. and Griffin J. R. Free evaporation into air of water from a free horizontal quiet surface, Industrial & Engineering Chemistry, Vol. 38, pp. 596-600, 1946.
[19] Powell R.W., Evaporation of water from saturated surfaces engineering, Vol. 239, pp. 278-280, 1940.
[20] Shah M. M., Rate of evaporation from undisturbed water pools to quiet air: evaluation of available correlations, International Journal of HVAC & R, Vol. 8, pp. 125-131, 2002