دانلود پایان نامه ارشد : مدلسازي و بررسي تجربي تشکيل برفک روي سطح سرد خميده

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی مکانیک

عنوان :  مدلسازي و بررسي تجربي تشکيل برفک روي سطح سرد خميده

دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی تکنیک تهران)

 مدلسازي و بررسي تجربي تشکيل برفک روي سطح سرد خميده

ارائه شده براي دريافت درجه کارشناسی ارشد

 استادان راهنما:

دکتر حسن بصیرت تبریزی، دکتر ابراهیم دامنگیر

  دانشكده مهندسی مکانیک

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

در این پروژه تشکیل برفک بر روی استوانه­ی سرد در معرض جریان هوای مرطوب به صورت آزمایشگاهی و عددی- تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته­است. در این پروژه در ابتدا تشکیل برفک در جریان طبیعی هوای مرطوب مورد بررسی قرار گرفته است. سپس تشکیل برفک در جریان اجباری هوای مرطوب مورد بررسی قرار گرفته است و در ادامه ایده وجود نقطه عطف در نمودار ضخامت برفک در جریان اجباری هوای مرطوب نشان داده شده است. به دنبال آن تاثیر زبری بر روی ضخامت برفک بررسی شده­است. تاثیر پارامتر­های مختلف جریان ورودی همچون سرعت، دما، زبری، جنس سطح زبر، رطوبت نسبی و دمای سطح سرد بر روی مشخصه­های برفک از قبیل ضخامت و چگالی اندازه­گیری و مورد بررسی قرار گرفته­اند. با استفاده از نتایج تجربی این تحقیق یک رابطه همبستگی برای ضخامت در جریان اجباری هوای مرطوب و یک رابطه همبستگی برای ضخامت در جریان طبیعی هوای مرطوب ارائه شده است.

 از نتایج فوق ضخامت و چگالی برفک در حالت­های جریان اجباری و طبیعی هوای مرطوب با هم مقایسه شده­است.

در پایان دو روش عددی – تحلیلی برای جریان اجباری هوای مرطوب رشد برفک مورد بررسی قرار گرفته است. درستی و دقت پیش­بینی آنها را در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی خود، مورد بررسی قرار داده­ایم. در دما و رطوبت هوای پایین روش لی و کیم نتایج بهتری را نشان می­دهد و میزان خطای کمتری را نسبت به روش­ شریف و ماگو دارد. هر چه رطوبت و دمای هوا افزایش یابد روش شریف و ماگو نتایج بهتری را ارائه می­دهد و روش لی و کیم نتایج ضعیف­تری را ارائه می­دهد.

واژه‏های کلیدی: استوانه­ی سرد، انتقال حرارت و جرم، برفک، ضخامت، چگالی.

فهرست موضوع­ها

عنوان      صفحه

Contents

مقدمه  3

فصل 1   3

مروری بر کارهای گذشته  3

1-1- روش­های بررسی پدیده­ی تشکیل برفک    3

1-1-1- مطالعه مرحله­ی جوانه­زنی برفک بر روی سطح­های مختلف   3

1-1-2- مطالعه بر رشد برفک بدون حل لایه­ی هوا بر روی سطح برفک    3

1-1-3- مطالعه بر روی تشکیل برفک با حل لایه­ی هوا بر روی سطح برفک    3

1-2- نتیجه­گیری و معرفی پروژه­ی حاضر  3

فصل 2   3

مشخصات دستگاه و روش انجام آزمایش     3

2-1- مقدمه  3

2-2- مشخصات دستگاه آزمایش    3

2-2-1- سیستم تبرید  3

2-2-1-1- انتخاب سیال عامل و کمپرسور 3

2-2-1-2- تبخیرکننده  3

2-2-1-3- چگالنده و فن خنک­کاری   3

2-2-1-4- شیر انبساط، اکولایزر، مخزن ذخیره و خشک کن   3

2-2-2- تونل باد  3

2-2-2-1- محل قرارگیری استوانه و داده­گیری   3

2-2-2-2- کانال و نازل   3

2-2-2-3- محفظه­ی کنترل جریان   3

2-3- وسیله­های اندازه­گیری و کالیبراسیون آن   3

2-3-1- اندازه­گیری ضخامت برفک    3

2-3-2- اندازه­گیری رطوبت نسبی جریان هوا 3

2-3-3- اندازه­گیری دمای سطح سرد  3

2-3-4- اندازه­گیری دمای هوای ورودی   3

2-3-5- اندازه­گیری وزن و چگالی برفک    3

2-4-  روش انجام آزمایش    3

فصل 3   3

نتیجه­های آزمایش جریان طبیعی هوای مرطوب    3

3-1-  شرایط آزمایش    3

3-2- اثر دمای سطح سرد بر روی ضخامت برفک    3

3-3- اثر رطوبت هوا بر روی ضخامت برفک    3

3-4- اثر دمای هوا بر روی ضخامت برفک    3

3-5- اثر دمای سطح سرد بر روی چگالی برفک    3

3-6- اثر رطوبت هوا بر روی چگالی برفک    3

3-7- اثر دمای هوا بر روی چگالی برفک    3

3-8- رابطه همبستگی برای ضخامت برفک در جریان طبیعی هوای مرطوب   3

فصل 4   3

نتیجه­های آزمایش در جریان اجباری هوای مرطوب    3

4-1-  شرایط آزمایش    3

4-2- اثر دمای سطح سرد بر روی ضخامت برفک    3

4-3- اثر رطوبت هوا بر روی ضخامت برفک    3

4-4- اثر دمای هوا بر روی ضخامت برفک    3

4-5- اثر دمای سطح سرد بر روی چگالی برفک    3

4-6- اثر رطوبت هوا بر روی چگالی برفک    3

4-7- اثر دمای هوا بر روی چگالی برفک    3

4-8- تاثیر زبری بر روی ضخامت برفک    3

4-8-1- شرایط آزمایش    3

4-8-2- اثر زبری سطح سرد بر روی ضخامت برفک    3

4-8-3- اثر زبری و جنس سطح سرد بر روی ضخامت برفک    3

4-9- ایده وجود نقطه عطف در نمودار ضخامت برفک    3

4-9-1- شرایط آزمایش    3

4-9-2- بررسی ایده وجود نقطه عطف در نمودار ضخامت برفک با دمای سطح متفاوت   3

4-10- مقایسه ضخامت برفک برای جریان اجباری و طبیعی هوای مرطوب   3

4-10-1- مقایسه ضخامت برفک در جلوی استوانه برای جریان اجباری و طبیعی هوای مرطوب   3

4-10-2- مقایسه ضخامت برفک در بالای استوانه برای جریان اجباری و طبیعی جریان مرطوب   3

4-10-3- مقایسه ضخامت برفک در پشت استوانه برای جریان اجباری و طبیعی جریان مرطوب   3

4-10-4- مقایسه ضخامت برفک در پایین استوانه برای جریان اجباری و طبیعی جریان مرطوب   3

4-11- مقایسه چگالی برفک برای جریان اجباری و طبیعی جریان مرطوب   3

4-12- رابطه همبستگی برای ضخامت برفک در جریان طبیعی هوای مرطوب   3

فصل 5   3

بررسی عددی-تحلیلی تشکیل برفک بر روی استوانه­ی سرد  3

5-1- مقدمه  3

5-2- روش تحلیلی – عددی شریف و ماگو  3

5-2-1- معادله­های حاکم  3

5-2-2- الگوریتم حل   3

5-3- روش تحلیلی – عددی لی و کیم  3

5-3-1- مدل ریاضی رشد لایه­ی برفک    3

5-3-2- انتقال جرم در سطح و درون لایه­ی برفک    3

5-3-3- بخار آب فوق اشباع در سطح برفک    3

5-3-4- انتقال حرارت در سطح و درون لایه­ی برفک    3

5-3-5- خاصیت­های برفک    3

5-3-5-1- تخلخل برفک    3

5-3-5-2- ضریب پیچشی برفک    3

5-3-5-3-چگالی برفک    3

5-3-5-4-ضخامت برفک    3

5-3-6- الگوریتم حل مساله  3

5-4- ارائه­ی نتیجه­ها برای مقایسه روشهای عددی-تحلیلی با نتایج آزمایش در جریان اجباری هوای مرطوب   3

نتیجه­گیری و پیشنهادها 3

1- نتیجه­گیری   3

2- پیشنهادها 3

پیوست الف    3

پیوست ب    3

پیوست ج   3

مقدمه

هنگامي که هواي مرطوب نزديک سطح سرد به دماي زير دماي انجماد آب برسد برفک تشکيل مي­شود. وجود برفک کم و بیش مشکلاتی را ایجاد می­کند. از جمله در مبدل­های هوایی گرچه عملکرد حرارتي مبدل در مراحل اوليه­ي تشکيل برفک به دليل افزايش سطح انتقال حرارت به ميزان کمي افزايش مي­يابد ولی با گذشت زمان نه تنها اين مشخصه از بين مي­رود، بلکه برفک به عنوان يک عايق حرارتي بين سطح سرد و جريان آزاد هوا عمل مي­کند و مشخصه­هاي انتقال حرارت را به شدت کاهش مي­دهد.

تشکیل برفک در وسیله­های حمل و نقل نیز اثرهای قابل توجهی دارد. تشکیل برفک بر روی بالهای هواپیما (در شب به دلیل تشعشع سطح هواپیما با آسمان، دمای سطح هواپیما از هوای اطراف کمتر      می­شود) وضعیت آیرودینامیکی آن را تغییر داده و اثر نامطلوبی بر حرکت هواپیما دارد.

این معضل در صنعت حمل و نقل ریلی نیز وجود دارد که با یخ زدگی سوپاپ­های ترمز سبب بروز مشکل در کنترل قطار می­شود.­

تشکیل برفک در یخچال­ها سبب کاهش کارآیی یخچال­ها می­شود.

به جز اين در يک سيستم با جريان هواي فوق اشباع نيز اين پديده دیده می­شود. جريان هواي فوق اشباع در موقعي که رطوبت هوا زياد و دماي محيط نسبتا کم باشد اتفاق مي­افتد. در يخچال­هاي صنعتي، به دليل حرکت هواي سرد و گرم در نزديکي درها، و مخلوط شدن هواي گرم مرطوب با هواي سرد خشک درون يخچال مي­توان انتظار تشکيل هواي فوق اشباع را داشت. هنگامي که حالت فوق اشباع در هوايي که دماي آن بالاي دماي انجماد آب باشد، رطوبت موجود در هوا به صورت قطرات ريز آب در جريان هوا تبديل مي­شود (حالت مه) و اگر دماي هوا زير دماي انجماد باشد، “مه يخ زده ” تشکيل مي­گردد.

در این پروژه، در فصل اول به مروری بر کارهای گذشته پرداخته می­شود. در فصل دوم به معرفی مشخصات دستگاه آزمایش موجود و روش انجام آزمایش پرداخته می­شود. در فصل سوم، داده­های آزمایشگاهی در جریان طبیعی هوای مرطوب مورد بررسی قرار گرفته است و در فصل چهارم، داده­های آزمایشگاهی در جریان اجباری هوای مرطوب و مقایسه آن با داده­های آزمایشگاهی در جریان طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است و در فصل پنجم، بررسی تجربی رشد لایه­ی برفک و نتیجه­های حاصل از این پروژه که در آزمایشگاه سیستم­های انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر صورت گرفته­است ارائه می­شود و درستی داده­های حاصل از حل عددی- تحلیلی مورد بررسی قرار می­گیرد. در نهایت نتیجه­گیری کلی و پیشنهادهایی برای کارهای اینده ارائه شده است.

1-1- روش­های بررسی پدیده­ی تشکیل برفک

شناخت از نحوه­ی تشکیل، مکانیزم رشد و نیز عامل­های موثر بر برفک می­تواند به روش­های مقابله با برفک و طراحی سیستم­های برفک­زدا کمک شایانی کند. بدین منظور کارهای زیادی برای مدل کردن رفتار برفک انجام شده است که به طور کلی کارهای انجام شده در این زمینه را  می­توان به سه دسته کلی تقسیم نمود که در زیر به آنها اشاره می­شود:

1-1-1- مطالعه مرحله­ی جوانه­زنی[1] برفک بر روی سطح­های مختلف

کارهای اولیه در این زمینه توسط فلچر[2] ]1[ انجام شد. وی مرحله­های تشکیل برفک را به دو مرحله جوانه­زنی و رشد کریستالی برفک تقسیم کرد.

پروسه­ی جوانه­زنی نیازمند آن است که جوانه­ها بر  انرژی گیپس تغییر فاز غلبه کنند و این زمانی رخ می­دهد که جزء بخار در حالت فوق اشباع باشد. ساندرز[3] ]2 [تحقیق­های خود را بر روی علت عدم یکنواختی تشکیل برفک روی سطح متمرکز کرد و بیان نمود که ناهماهنگی انرژی سطح، بر تشکیل اولیه­ی برفک اثر گذار است.

با مطرح شدن فوق اشباع بودن بخار روی سطح سرد به هنگام شکل­گیری برفک درجه­ی فوق اشباعی توسط هراجی و باربر[4] ]3[ تعریف شد. سنگوپتا و شریف[5] ]4[ پدیده­ی جوانه­زنی را روی استوانه در جریان هوا بررسی کردند. نا و وب[6] ]5[ فوق اشباع بودن هوا در سطح سرد را هنگام جوانه­زنی ثابت کرده­اند. تحقیق­های آنها نشان داد که سطح­های با انرژی کمتر نسبت به سطح­های با انرژی بالاتر، به درجه فوق اشباع بالاتری نیاز دارند و نیز نشان دادند زبری سطح درجه فوق اشباع لازم برای تشکیل جوانه­ها را کاهش می­دهد. با اثبات فوق اشباع بودن بخار آب در سطح برفک، پیش­بینی دقیق­تری از خاصیت­های برفک    می­تواند انجام شود. اثر ارتعاش در تشکیل برفک و مرحله جوانه­زنی روی صفحه­ی سرد در جریان هوا توسط چنگ و همکارانش[7] ]6 و 7[ بررسی شد.

تعداد صفحه : 197

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --