متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک

گرایش :تبدیل انرژی

عنوان : مدل‌سازی عددی جریان سیال غیرنیوتونی قاعده توانی و تأثیر گام طولی و عرضی بر عملکرد مبدل حرارتی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد ساری

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc.)

رشته مهندسی مکانیک-تبدیل انرژی

عنوان :

مدل‌سازی عددی جریان سیال غیرنیوتونی قاعده توانی و تأثیر گام طولی و عرضی بر عملکرد مبدل حرارتی

 

استاد راهنما:

جناب آقای دکتر مهران خاکی

زمستان 93

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 :

فهرست مطالب

          عنوان                                                                                           صفحه

فصل اول: کلیات

1-1-اهمیّت بررسی جریان اطراف لوله‌ها 5

1-2-محتوای فصل های بعدی.. 7

فصل دوم:  مروری بر ادبیات تحقیقات

2-1-جریان سیالات نیوتنی روی دسته لوله 9

2-2-جریان سیالات غیرنیوتنی روی دسته لوله 12

فصل سوم: انواع و مشخصات سیالات غیر نیوتونی

3-1-تعریف ویسکوزیته: 16

3-2-سیال نیوتنی. 17

3-2-1-تنش برشی ….. 17

3-3-سیالات غیرنیوتنی. 18

3-3-1-تقسیم‌بندی سیالات غیرنیوتنی. 18

3-3-1-1-سیالات غیرنیوتنی مستقل از زمان: 19

3-3-1-2-سیالات غیرنیوتنی تابع زمان. 24

3-3-1-3-سیالات تیکسوتروپیک25

3-3-1-4-سیالات رئوپکتیک26

3-3-1-5-سیالات ویسکوالاستیک27

3-4-مایعات پلیمر. 27

3-4-1-محلول کربوکسی متیل سلولز یا C.M.C.. 27

3-4-2-ویژگی‌های کاربردی محلول C.M.C.. 28

3-4-3-خواص فیزیکی. 28

3-4-4-کاربردهای محلول C.M.C.. 29

3-4-5-بررسی تجربی رفتار رئولوژیکی محلول کربوکسی متیل سلولز یا C.M.C.. 32

فصل چهارم: مدل سازی ریاضی

4-1 هندسه مسئله 36

4-2  فرضیات مسئله 37

4-3 معادلات حاکم بر جریان سیال. 39

4-3-1-معادلات حاکم………………………………………………………………………………………………………………. 37

4-3-2 معادله پیوستگی……………………………………………………………………………………………………………….. 38

4-3-3  اصل بقاء اندازه حرکت(قانون دوم نیوتن) 40

4-3-3-1-اصل بقاء اندازه حرکت برای سیالات نیوتنی. 40

4-3-3-2- اصل بقاء اندازه حرکت برای سیالات غیر نیوتنی. 44

4-4-اصل بقاء انرژی (قانون اول ترمودینامیک) 49

4-4-1-اصل بقاء انرژی برای سیالات نیوتنی. 45

4-4-2-اصل بقاء انرژی برای سیالات غیر نیوتنی……………………………………………………. 48

4-5-معادله‌های بی‌بعد………………………………………………………………………………………………………………… 48

4-6-محاسبه عدد ناسلت……………………………………………………………………………………………………………. 49

4-7-شرایط مرزی………………………………………………………………………………………………………………………. 50

4-8-شبیه سازی و مدل‌سازی مساله 51

4-8-1-شبکه بندی…………………………………………………………………………………………………………………….. 51

4-8-2-مدل سازی و شبیه سازی.. 52

4-8-2-1-خواندن شبکه در فلوئنت……………………………………………………………………………………………. 52

4-8-2-2-ارائه مقیاس و واحدهای مناسب شبکه در فلوئنت.. 53

4-8-2-3-نمودار باقیمانده معادلات پیوستگی ، اندازه حرکت و انرژی………………………………………… 54

4-8-2-4-تصویر خام شبکه در نرم افزار فلوئنت.. 55

4-9-اعتبار سنجی……………………………………………………………………………………………………………………….. 55

 

فصل پنجم: نتیجه گیری

5-1-گرفتن نتایج از نرم افزار 63

5-1-1- نتایج مدل سازی.. 63

5-1-2- بررسی میدان فشار در مبدل. 63

5–1-3-بررسی میدان دما در مبدل. 63

5-1-4- بررسی توزیع سرعت در مبدل حرارتی. 71

5-2-5- بررسی عملکرد سیال در دماهای متفاوت ورودی.. 74

5-2-نمودار Plot xy : 77

5-3- نمودار Histogram (پلکانی): 78

5-4-بررسی تغییرات عدد ناسلت.. 78

5-5-بررسی اثرات مشخصات سیالات غیرنیوتنی. 81

5-5-1-بررسی پروفیل سرعت در مقاطع مختلف استوانه 81

5-6-تأثیر تغییرات گام طولی بر روی افت فشار 85

5-7-تأثیر تغییرات گام عرضی بر روی تغییرات فشار 86

5-8- نمودارهای نقطه ای xyplotدر نقطه ای به نام point5 86

5-9- نتیجه گیری.. 93

5-10-پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………….. 94

مراجـع: 95

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………….98

 

فهرست جداول

      عنوان                                                                                                     صفحه

جدول3-1 الگوهای مختلف برای تنش برشی سیالات غیرنیوتنی مستقل از زمان………………………………… 21

جدول 3-2 ضرایب معادلات n و k بر حسب t………………………………………………………………………………… 34

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                 صفحه

شکل3-1-حرکت برشی آرام بین دو صفحه موازی برای سیال نیوتنی در حالت پایدار……………………………… 17

شکل3-2-طبقه بندی سیالات غیرنیوتنی………………………………………………………………………………………………. 19

شکل3-3-منحنی جریان سیالات مستقل از زمان……………………………………………………………………………………. 20

شکل3-4-منحنی لگاریتمی جریان سیال شبه پلاستیک………………………………………………………………………….. 23

شکل3-5-تغییرات ویسکوزیته –شدت برش سیالات غیرنیوتنی فاقد تنش تسلیم ……………………………………. 24

شکل 3-6-منحنی های جریان سیالات غیرنیوتنی تابع زمان در آزمایشات منفرد پایدار……………………………… 25

شکل 3-7-نمودار تغییرات ویسکوزیته نسبت به زمان سیال وابسته به زمان……………………………………………… 26

شکل 3-8 نمودار شاخص پایدار سیال K بر حسب درجه حرارت t در غلظت های مختلف……………………. 33

شکل 3-9-نمودار شاخص رفتار ساختاری سیال n بر حسب درجه حرارت t در غلظت های مختلف………. 33

شکل 4-1-چهار لوله با آرایش هم خط در معرض جریان یکنواخت با سرعت U و درجه حرارت T0……… 37

شکل 4-2- حجم کنترل برای بدست آوردن معادله پیوستگی…………………………………………………………………. 39

شکل 4-3-المانی برای بدست آوردن اصل بقاء اندازه حرکت……………………………………………………………….. 41

شکل 4-4-المانی برای بدست آوردن اصل بقاء انرژی…………………………………………………………………………… 45

شکل 4-5-شبکه رسم شده در نرم افزار انسیس…………………………………………………………………………………… 52

شکل 4-6-شبکه خوانده شده در نرم افزار فلوئنت………………………………………………………………………………. 53

شکل4-7-نمودار باقیمانده در نرم افزار فلوئنت……………………………………………………………………………………. 54

شکل 4-8-تصویر خام شبکه ایجاد شده در انسیس………………………………………………………………………………. 55

شکل 4-9-تأثیر گام عرضی(SL) بر روی پروفیل سرعت در رینولدز80=Re………………………………………….. 56

شکل 4-10-میدان سرعت در اطراف چهار لوله درون مبدل…………………………………………………………………… 57

شکل 4-11-میدان فشار در اطراف چهار لوله درون مبدل حرارتی…………………………………………………………. 57

شکل 4-12-توزیع دما در مبدل حرارتی در اطراف چهار لوله درون مبدل……………………………………………….. 58

شکل 4-13-تأثیر گام عرضی (SL) بر روی خطوط همدما در رینولدز80=Re………………………………………… 59

شکل 4-14-تأثیر گام عرضی در توزیع دمای سیال درون مبدل………………………………………………………………. 60

شکل 5-1-نمای نزدیک‌تر در توزیع فشار در سرعت 1414/0 متر بر ثانیه……………………………………………… 64

شکل 5-2-نمایش توزیع فشار در اطراف چهار لوله در سرعت 1414/0متر بر ثانیه…………………………………. 65

شکل 5-3-توزیع فشار در اطراف چهار لوله در سرعت 7 متر بر ثانیه…………………………………………………….. 66

شکل 5-4-توزیع فشار در صفحه خروجی مبدل حرارتی………………………………………………………………………. 66

شکل 5-5-نمایش توزیع فشار در سرعت 14 متر بر ثانیه………………………………………………………………………. 67

شکل 5-6-توزیع دما درون مبدل در سرعت ورودی 1414/0 متر بر ثانیه………………………………………………. 68

شکل 5-7-توزیع دما در اطراف چهار لوله در سرعت ورودی 1414/0 متر بر ثانیه………………………………….. 68

شکل 5-8-توزیع دما در اطراف چهار لوله در سرعت ورودی 2449/0 متر بر ثانیه………………………………….. 69

شکل 5-9-توزیع دما در صفحه عمودی وسط مبدل حرارتی………………………………………………………………….. 69

شکل 5-10-توزیع فشار استاتیک در صفحه خروجی مبدل حرارتی……………………………………………………….. 70

شکل 5-11-توزیع دما در اطراف چهار لوله در سرعت ورودی 14 متر بر ثانیه……………………………………….. 70

شکل 5-12-توزیع سرعت در صفحه خروجی مبدل حرارتی…………………………………………………………………. 71

شکل 5-13-توزیع سرعت سیال در صفجه ورودی مبدل حرارتی…………………………………………………………… 72

شکل 5-14-توزیع سرعت سیال در صفحه عمودی وسط مبدل حرارتی (بین لوله‌های چپ و راست)……….. 72

شکل 5-15-پروفیل سرعت سیال نیوتنی در صفحه ورودی مبدل حرارتی………………………………………………. 73

شکل 5-16-پروفیل سرعت سیال نیوتنی در صفحه خروجی مبدل حرارتی…………………………………………….. 74

شکل 5-17-توزیع دما در اطراف چهار لوله درون مبدل ……………………………………………………………………….. 75

شکل 5-18-توزیع سرعت سیال در اطراف چهار لوله ………………………………………………………………………….. 75

شکل 5-19-توزیع دما در اطراف چهار لوله مبدل حرارتی…………………………………………………………………….. 76

شکل 5-20-نمودار تغییرات فشار در جابجایی بین 8-تا8 متر………………………………………………………………. 77

شکل 5-21 نمودار تغییرات مقدار سرعت در جابجایی بین 8-تا 8 متر………………………………………………….. 77

شکل 5-22-نمودار تغییرات فشار استاتیک بر حسب پاسکال(نمودار پلکانی)…………………………………………. 78

شکل 5-23 نمودار تأثیر شاخص رفتار سیال بر روی عدد ناسلت در 5=Re…………………………………………… 79

شکل 5-24-نمودار تأثیر شاخص رفتار سیال بر روی عدد ناسلت در 10=Re……………………………………….. 79

شکل 5-25-نمودار تأثیر شاخص رفتار سیال بر روی عدد ناسلت در 15=Re……………………………………….. 80

شکل 5-26-نمودار تأثیر رفتار سیال بر روی عدد ناسلت در 20=Re……………………………………………………. 80

شکل 5-27-نمودار تأثیر شاخص رفتار سیال بر روی عدد ناسلت در 50=Re……………………………………….. 81

شکل 5-28-پروفیل سرعت در ورودی لوله در 20=Re ………………………………………………………………………. 82

شکل 5-29-پروفیل سرعت قبل از لوله جلویی در 20=Re…………………………………………………………………… 82

شکل 5-30-پروفیل سرعت روی لوله جلویی در 20=Re……………………………………………………………………… 83

شکل 5-31-پروفیل سرعت بین لوله ها در رینولدز 20=Re………………………………………………………………….. 83

شکل 5-32-پروفیل سرعت روی لوله عقبی در 20=Re……………………………………………………………………….. 84

شکل 5-33-پروفیل سرعت بعد از لوله عقبی در 20=Re……………………………………………………………………… 84

شکل 5-34-تأثیر گام طولی بر روی تغییرات فشار در مرکز لوله با 75=Re……………………………………………. 85

شکل 5-35-تأثیر گام عرضی بر روی تغییرات فشار در مرکز لوله با 75=Re………………………………………….. 85

شکل 5-36-نمودار فشار استاتیک بر حسب پاسکال در جابجایی بین 8-تا 8 متر برای ورودی و خروجی

و point5…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 87

شکل 5-37-نمودار فشار استاتیک بر حسب پاسکال در جابجایی 8-تا8 متر برای کل محیط پیوسته…………. 87

شکل 5-38-نمودار فشار استاتیک برحسب پاسکال در جابجایی 8-تا 8 متر برای دیواره‌های چهار لوله و دیواره مبدل و point5          88

شکل 5-39-نمودار فشار استاتیک بر حسب پاسکال در جابجایی بین 8-تا 8 متر برای ورودی تا خروجی

مبدل حرارتی…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 88

شکل5-40-نمودار مقدار سرعت در جابجایی بین 8-تا 8 متر برای کل محیط پیوسته …………………………….. 89

شکل 5-41-نمودار مقدار سرعت در جابجایی بین 8-تا 8 متر برای ورودی و خروجی و point5………….. 89

شکل 5-42-نمودار مقدار سرعت در جابجایی بین 8-تا 8 متر برای دیواره های چهار لوله و point5……… 90

شکل 5-43 نمودار مقدار سرعت در جابجایی بین 8-تا8 متر برای ورودی تا خروجی مبدل حرارتی……….. 90

شکل 5-44-نمودار مقدار دما در جابجایی بین 8-تا 8 متر برای ورودی و خروجی و point5………………… 91

شکل 5-45-نمودار مقدار دما در جابجایی بین 8-تا 8 متر برای دیواره های چهار لوله و دیواره مبدل حرارتی

و point5…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 91

شکل 5-46-نمودار مقدار دما در جابجایی بین 8-تا8 متر برای کل محیط پیوسته……………………………………. 92

 

چکیده:

امروزه از سیستم­های مختلفی استفاده می­شود که در آن­ها برای انتقال حرارت از جریان سیال عمود بر یک دسته لوله استفاده شده است. از جمله پرکاربردترین این سیستم­ها می­توان به مبدل­های حرارتی راکتورهای هسته­ای و خنک­کاری پره توربین اشاره کرد. در این سیستم­ها بسیاری از سیالات استفاده شده که خواص رئولوژیکی غیرنیوتونی دارند؛ در این پژوهش به کمک دینامیک سیالات محاسباتی دو بعدی، رفتار جریان سیال غیر نیوتونی قاعده توانی در محدوده رینولدز 20 تا 50، در جریان عمود بر چهار لوله موازی بررسی شده­است. برای ایجاد هندسه و شبکه­بندی از نرم­افزار انسیس و برای حل معادلات حاکم با روش حجم محدود و تحلیل دینامیکی نتایج از نرم­افزار فلوئنت استفاده شده­است. در این پایان نامه بررسی عددی سیالات غیر نیوتنی قاعده توانی در روی دسته لوله‌های با آرایش مستطیلی و همین‌طور شرایط هیدرودینامیکی و حرارتی با شرایط مرزی دمای ثابت مورد مطالعه قرار گرفته است و لذا ضمن بررسی پارامترهای مؤثر بر میزان انتقال حرارت و افت فشار، اثرات پارامترهای رئولوژیکی سیال غیرنیوتنی در مبدل‌های حرارتی در این پایان نامه مورد توجه می‌باشد. در این راستا معادله پیوستگی، معادلات اندازه حرکت، معادله انرژی همراه با معادله اساسی رئولوژیکی به طور همزمان حل شده است. نتایج حاصل از این مدلسازی نشان می‌دهد با افزایش شاخص رفتار سیال، تنش برشی زیاد شده است و انتقال حرارت زیاد می‌شود و همچنین با افزایش گام عرضی عدد ناسلت زیاد شده و باعث افزایش انتقال حرارت می‌شود. در نهایت روابط اعداد بی­بعد رینولدز و نوسلت تعیین و تاثیر پارامترهای رئولوژیکی بر رژیم جریان بررسی شد‌ه است. نتایج بیانگیر این است که در مقادیر ثابت عدد رینولدز، با افزایش مقدار پرانتل، مقدار ناسلت افزایش می‌یابد که علت آن کاهش ضخامت لایه مرزی گرمایی در آن سطر می‌باشد. در مقادیر ثابت عدد پرانتل با افزایش شاخص رفتار سیال مقدار ناسلت افزایش می‌یابد و در  تغییرات ناسلت ناچیز بوده و از  تغییرات ناسلت افزایش پیدا می‌کند.

 

فصل اوّل:

کلیــات

 

در علم مکانیک سیالات دو نگرش نظری و تجربی وجود دارد که به بررسی رفتار دینامیکی سیال می‌پردازد. در نگرش نظری، هیدرودینامیک، علم مکانیک سیالات، با معادلات حرکت اویلر در مورد یک سیال ایده‌آل فرضی شروع شده و تا حد قابل‌توجهی در اواخر قرن نوزدهم پیشرفت نمود. بطوریکه در مواردی جوابگوی موضوعات مکانیک سیالات بود.ولی در عرصه علم هیدرولیک که متکی بر تجربیات آزمایشگاهی می‌باشد، علم کلاسیک هیدرودینامیک در تعارض با نتایج تجربی بوده بطوریکه با رشد تکنولو‍ژی دیگر معادلات حرکت اویلر جوابگوی مسائل علمی در زمینه سیالات نبود. بدیهی است که علت اختلاف بین نتایج هیدرودینامیک کلاسیک و علم هیدرولیک مبتنی بر تجربه، صرف نظر کردن از اصطکاک سیال می‌باشد. با ارائه معادلات حرکت سیالات با اصطکاک (معادلات ناویر- استوکس[1]) راه حل حرکت سیالات توام با اصطکاک با استفاده از علوم ریاضی و روش‌های عددی ارائه شده، هموار شده است. حل معادلات حاکم در مکانیک سیالات یکی از مطرح ترین مسائل در علوم مهندسی است. در ابتدا دو شاخه مختلف دینامیک سیالات با همدیگر ترکیب شده و روابط زیادی بین تجربه و نظری به دست آمد و راه را برای توسعه موفقیت آمیز مکانیک سیالات باز نمود. با استفاده از اصول نظری و برخی آزمایش‌های ساده، پرانتل اثبات نموده که جریان در اطراف یک جسم جامد را می‌توان به دو ناحیه تفکیک نمود. لایه بسیار نازک در مجاورت جسم (لایه مرزی[2]) که در آن اصطکاک نقش مهمی دارد و ناحیه خارج از این لایه که می‌توان از اصطکاک صرفنظر نمود. بدین ترتیب او اولین قدم را جهت یکی ساختن تئوری و عمل برداشت. در اغلب موارد فرمولبندی قوانین پایه مکانیک سیالات، به صورت معادلات دیفرانسیل جزئی[3] در می‌آید که بیشترمعادلات به صورت دیفرانسیل پاره‌ای مرتبه دوم ظاهر می‌شوند و بنابراین در مکانیک سیالات و انتقال حرارت از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. عموماً، معادلات حاکم در مکانیک سیالات یک مجموعه معادلات پاره‌ای غیرخطی و وابسته را ایجاد می‌کنند که باید در یک قلمرو ناهموار با شرایط اولیه و مرزی مختلف حل شوند. در بیشتر موارد، حل تحلیلی معادلات مکانیک سیالات بسیار محدوداست. با اعمال شرایط مرزی، این محدودیت‌ها بیشتر می شود. مکانیک سیالات تجربی می‌تواند اطلاعات مورد نیاز یک میدان جریان خاص را فراهم کند. در هرحال به علت محدودیت‌های تجهیزاتی، مانند اندازه نمونه آزمایش و تجهیزات آزمایشگاهی و همچنین مشکلات ناشی از عدم تشابه کامل با میدان جریان واقعی، کسب اطلاعات آزمایشگاهی در بیشتر میدان‌های جریان غیرعملی است.

به هرحال از نتایج آزمایشگاهی برای اثبات درستی حل معادلات ریاضی استفاده می‌شود. پس در طراحی، نتایج آزمایشگاهی و نتایج محاسباتی معادلات در کنار یکدیگر بکار می‌روند. روشی که در سال‌های اخیر رواج زیادی یافته، در واقع روش دینامیک سیالات عددی است. البته تحلیل عددی از گذشته های دور دراز مطرح بوده است. در هر حال پیشرفت های بدست آمده در امر ساخت کامپیوترها که سبب افزایش حافظه و کارایی شده، امکان حل معادلات مکانیک سیالات را با استفاده از روش‌های عددی مختلفی فراهم کرده است. برخلاف مکانیک سیالات تجربی، شرایط جریان در ابعاد و اندازه‌های آن به راحتی قابل تغییرند تا اهداف طراحی مختلفی را بتوان برآورده کرد.]1[.

در طول سالیان اخیر، صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی برای رفع نیازهای بشر، توسعه روز افزونی یافته‌اند. در فرآیند تولید محصولات در این صنایع، عموماً با سیالات جدیدی مواجه می‌شوند که رفتار برشی آنها را با استفاده از روابط مربوط به سیالات نیوتنی نمی‌توان بررسی نمود. از طرفی شمار زیادی از سیالاتی که در صنعت کاربرد داشته و دارای مشخصه «برش رقیق[4]» و«برش غلیظ[5]» می‌باشند، سیال قاعده توانی[6] نامیده می‌شود. تعدادی از این سیالات معروف در صنعت از قبیل محلول‌ها و مذاب‌های پلیمری جامدات معلق در مایعات، امولسیون‌ها و موادی که دو خاصیت ویسکوز و الاستیک را توامان دارند و به ویسکو الاستیک‌ها معروف هستند و پلاستیک‌های گداخته شده، پلیمرها، جسم خمیر مانند و غذاها، رفتار سیال غیر نیوتنی از خود نشان می‌دهند. بررسی این سیالات موجب پیدایش علم جدیدی به نام رئولوژی[7] شده است.

در صنایع زیادی که از سیالات غیر نیوتنی استفاده می‌شود. از آن جمله می‌توان به صنایع تولید مانند لاستیک‌ها، پلاستیک‌ها، الیاف مصنوعی، صابون‌ها و شوینده‌ها، صنایع نفت و پتروشیمی، صنایع داروسازی، پزشکی، انرژی اتمی، کارخانه‌های سیمان، صنایع غذایی، صنایع چوب و کاغذ، مواد شیمیایی سبک و سنگین اشاره نمود. همچنین برخی از فرآیندهای صنعتی، فرآیندهای تخمیری، از قبیل فرایندهای سنگ‌های معدنی، صنایع چاپ و رنگ از سیالات غیرنیوتنی استفاده می‌شود، با توجه به کاربرد وسیعی که سیالات غیرنیوتنی دارند میتوان به ارزش و اهمیت بررسی این سیالات پی برد.

فرآیندهای انتقال حرارت در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی (بیوشیمیایی، صنایع غذای، پلیمرو…) وجود دارند. مسائل مربوط به جریان آرام و انتقال حرارت با جابجایی اجباری در یک کانال در طراحی مبدل‌های حرارتی، خنک کاری سیستم‌های الکترونیکی و غیره، اهمیت بسزایی دارد. از طرفی مبدل‌های حرارتی از تجهیزات اصلی انتقال حرارت می‌باشند و بهینه‌سازی در طراحی آنان از نظر افت فشار سیال و شدت انتقال گرما برای سیالات مختلفی که در آنها جاری هستند مورد توجه خاص علوم مهندسی می‌باشد.]1[و ]2[.

1-1-اهمیّت بررسی جریان اطراف لوله‌ها

بررسی جریان و انتقال حرارت سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی حول یک لوله و یا یک دسته لوله از اهمیّت بسزایی برخوردار است و در بسیاری از پدیده‌های مهندسی همانند طراحی مبدل‌های حرارتی، رآکتورهای هسته‌ای و شیمیایی، پره‌های توربین و کمپرسور وغیره کاربرد دارد وسیعی دارد. به همین جهت موضوع مهمی برای تحقیق در دینامیک سیالات و انتقال حرارت گردیده است. هر کدام از دستگاه‌های فوق کاربردهای فراوانی در صنایع پتروشیمی، پلیمر، صنایع غذایی و دارویی و … خواهند داشت و واضح است که اکثراً با یک دسته لوله سروکار خواهیم داشت که می‌تواند آرایش‌های مختلفی داشته باشد. مثلاً در مبدل‌های حرارتی که یکی از اجزاء مهم در نیروگاهها، صنایع فرآیندی و شیمیای، گرمایش، تهویه مطبوع، تبرید، خنک کاری سیستم‌های الکترونیکی و غیره می باشد، انتقال گرما به یا از مجموعه لوله‌های عمود بر جریان وجود دارد که می‌تواند تولید بخار در دیگ بخار، چگالش بخار در کندانسور و سرمایش هوا در یک دستگاه تهویه مطبوع باشد. در این راستا در طراحی مبدل‌های حرارتی پارامترهای متعددی شامل ظرفیت تبادل گرما، تعداد لوله‌ها با طول و قطرهای متفاوت، ابعاد مهندسی مبدل، آرایش لوله‌ها و صفحات نگهدارنده آن و سیالاتی که وظیفه انتقال حرارت را به عهده دارند دخالت داشته و لذا گزینه‌های مختلفی مطرح می‌گردند، بنابراین اهمیّت محاسبات و کسب نتایج کاملاً مشهود می‌باشد و در گذشته که امکان بکارگیری روش‌های عددی میسر نبود به کمک روش‌های تجربی نتایج بدست می‌آمد. واضح است روش‌های تجربی علاوه بر اینکه محدودیتی در تعداد آزمایشات دارد از نظر اقتصادی هم مقرون به صرفه نیست. موضوع مقاله بررسی عددی انتقال حرارت سیالات غیرنیوتنی بدون تنش از روی دسته لوله‌ها با آرایش مستطیلی می‌باشد.

به علت اهمیت موضوع از چند دهه قبل کارهای زیادی در این زمینه انجام گرفته است. برخی از این مطالعات اولیه به صورت نظری و برخی دیگر به صورت تجربی می‌باشد. تقسیم بندی سیالات به انواع مختلف و رفتارهای متفاوتی که از خود نشان می‌دهند باعث گستردگی موضوع می‌شود. با توجه به گستردگی کارهای انجام شده روی موضوع مورد بحث، وجود یک سری نقایص در آن‌ها مشهود است که راه را برای تحقیق بیشتر باز کرده است. از مهمترین نقایص موجود می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

الف) کمبود کارهای عددی و تجربی انجام شده برای سیالات غیرنیوتنی.

ب) محدود بودن اکثر کارهای انجام شده به دو شرط مرزی دیواره با شار حرارتی و دمای ثابت.

ج) استفاده از روشهای نظری در بیشتر موارد که در نتیجه از فرض‌های ساده کننده مختلفی برای حل معادلات مربوطه استفاده شده که این کار باعث انحراف از جواب و نتیجه واقعی می‌شود.

با توجه به موارد فوق در تحقیق حاضر سعی بر آن شده است که با کاربرد روشی مناسب این نقایص برطرف گردند. در این تحقیق انتقال حرارت از یک سیال غیرنیوتنی قاعده توانی[8] بصورت عددی در داخل لوله بصورت کلی مورد بررسی قرار گرفته است. از این‌رو برای انجام بررسی مورد نظر از یک مبدل حرارتی با آرایش دسته لوله‌های مستطیلی با مقطع دایره‌ای استفاده شده است، در تحقق این امر با کاربرد سیال غیرنیوتنی قاعده توانی، حرارت جابجایی و چگونگی تغییرات ضریب انتقال حرارت بررسی شده است. به این ترتیب با انجام این تحقیق گامی مؤثر در جهت تکمیل کارهای گذشته برداشته و با توجه به رفتار واقعی که سیال از خود نشان می‌دهد و اینکه سیستم عملکرد آن با کاربردهای صنعتی تا حد زیادی مشابه است می‌توان به جواب‌های حاصله اعتماد بیشتری کرد.

 

(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)

تعداد صفحه : 117

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               info@elmyar.net

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.

--  --

پایان نامه ها

 

مطالب مشابه را هم ببینید

Categories: رشته مکانیک

Related Posts

رشته مکانیک

پایان نامه با موضوع:تحلیل آسیب پیشرو در اتصالات پینی مواد کامپوزیتی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک گرایش :طراحی کاربردی عنوان : تحلیل آسیب پیشرو در اتصالات پینی مواد کامپوزیتی  مطالب مشابه را هم ببینید دانلود پایان نامه : بررسی زوال ورق های Read more…

رشته مکانیک

دانلود پایان نامه:ارائه مدل حرارتی برای ساختمان پوشش سپر حرارتی تیغه توربین گازی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک گرایش :تبدیل انرژی عنوان : ارائه مدل حرارتی برای ساختمان پوشش سپر حرارتی تیغه توربین گازی مطالب مشابه را هم ببینید دانلود پایان نامه ارشد رشته Read more…

رشته مکانیک

پایان نامه با موضوع:شبیه سازی و بررسی آنتروپی و قابلیت کاردهی نیروگاه سیکل ترکیبی منتظر قائم

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی مکانیک گرایش :مکانیک-تبدیل انرژی عنوان : شبیه سازی و بررسی آنتروپی و قابلیت کاردهی نیروگاه سیکل ترکیبی منتظر قائم مطالب مشابه را هم ببینید پایان نامه ارشد Read more…