Please enable javascript in your browser.
Page
of
0
برخورد همزمان چندین قطره در حال جوشش به ماده تغییر فاز دهنده مذاب به عنوان روش انجماد تماس مستقیم
پوراسلامی, پرهام Poureslami, Parham
Cataloging brief
برخورد همزمان چندین قطره در حال جوشش به ماده تغییر فاز دهنده مذاب به عنوان روش انجماد تماس مستقیم
پدیدآور اصلی :
پوراسلامی, پرهام Poureslami, Parham
ناشر :
صنعتی شریف
سال انتشار :
1401
موضوع ها :
عدد وبر Weber Number تصویربرداری پرسرعت High Speed Visualization مواد تغییر فاز دهنده...
شماره راهنما :
08-55817
Find in content
sort by
page number
page score
Bookmark
فصل 1: مقدمه
(16)
1-1 پیش‌گفتار
(17)
1-2 انگیزه طرح موضوع
(19)
1-3 اهداف و ابزار تحقیق
(19)
1-4 ساختار پایان‌نامه
(19)
فصل 2: مروري بر منابع
(22)
2-1 مقدمه
(23)
2-2 ذخیره انرژی حرارتی
(23)
شکل 2-1 دسته بندی روش‌های ذخیره انرژی حرارتی [29].
(24)
2-2-1 ذخیره گرمای محسوس
(24)
2-2-2 ذخیره ترموشیمیایی
(24)
2-2-3 ذخیره گرمای نهان
(25)
2-3 مواد تغییر فاز دهنده
(26)
2-3-1 معیارهای انتخاب ماده تغییر فاز دهنده
(26)
جدول 2-1 خواص ایده‌آل مواد تغییر فاز دهنده [32].
(27)
2-3-2 انواع مواد تغییر فاز دهنده
(27)
شکل 2-2 دسته بندی مواد تغییر فاز دهنده [3].
(28)
جدول 2-2 خواص ترموفیزیکی مواد تغییر فاز دهنده آلی که برای ذخیره انرژی حرارتی مناسب هستند.
(29)
2-3-3 کاربردهای مواد تغییر فاز دهنده
(31)
جدول 2-3 بازه دمایی عملکردی و کاربرد برخی از مواد تغییر فاز دهنده [1].
(32)
2-4 روش‌های مرسوم تسریع فرآیند ذوب و انجماد مواد تغییر فاز دهنده
(35)
2-4-1 بهبود انتقال حرارت
(35)
جدول 2-4 خواص مواد معمول برای ساخت پره‌ها [58].
(36)
شکل 2-3 نمای سطح مقطع لوله پره‌دار داخلی سیستم ذخیره انرژی حرارتی نهان؛ [60] با تغییر.
(37)
جدول 2-5 برخی مطالعات انجام شده روی بهبود انتقال حرارت سیستم‌های ذخیره گرمای نهان با استفاده از پره‌ها.
(38)
شکل 2-4 پیکربندی آبشاری سیستم ذخیره گرمای نهان حین فرآیند شارژ و دشارژ؛ [69] با تغییر.
(39)
جدول 2-6 برخی مطالعات انجام شده روی بهبود انتقال حرارت سیستم‌های ذخیره گرمای نهان با استفاده از لوله‌های حرارتی.
(40)
شکل 2-5 شماتیک چندین ماده تغییر فاز دهنده در واحد ذخیره گرمای نهان پوسته و لوله‌ای؛ [69] با تغییر.
(40)
جدول 2-7 برخی مطالعات انجام شده روی بهبود مواد انتقال حرارت سیستم‌های ذخیره گرمای نهان با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده چند گانه.
(42)
2-4-2 بهبود هدایت حرارتی
(42)
شکل 2-6 تکنیک‌های بهبود هدایت حرارتی مواد تغییر فاز دهنده [78].
(42)
جدول 2-8 برخی مطالعات انجام شده برای بهبود هدایت حرارتی مواد تغییر فاز دهنده با استفاده نانو ذرات.
(45)
شکل 2-7 عکس‌های فوم مس و پارافین/فوم مس با چگالی حفره‌های گوناگون الف) PPI 5، ب) PPI 10 و ج) PPI 20 [84].
(46)
جدول 2-9 برخی مطالعات انجام شده برای بهبود هدایت حرارتی مواد تغییر فاز دهنده با استفاده فوم‌های فلزی.
(47)
شکل 2-8 عکس SEM گرافیت منبسط شده [89].
(49)
جدول 2-10 برخی مطالعات انجام شده برای بهبود هدایت حرارتی مواد تغییر فاز دهنده با استفاده از گرافیت منبسط شده.
(49)
جدول 2-11 برخی مطالعات انجام شده برای بهبود هدایت حرارتی مواد تغییر فاز دهنده با استفاده از کپسوله کردن.
(50)
2-5 روش تماس مستقیم
(51)
شکل 2-9 واحد ذخیره گرمای نهان که با تماس مستقیم میان سیال عامل و ماده تغییر فاز دهنده کار می‌کند؛ طراحی شده توسط حسینی‌نوه و همکاران [99].
(53)
2-6 برخورد قطره به استخر مایع
(54)
شکل 2-10 پدیده‌های مختلف حین برخورد قطره به استخر مایع؛ برگرفته از رِین و همکاران [101].
(55)
شکل 2-11 نمایش فرآیند پس‌جستن قطره آب با قطر mm 7/0 در 87/3 = Wed؛ [103] با تغییر. زمان ms 0 بیانگر لحظه تماس قطره با سطح آزاد استخر است.
(56)
شکل 2-12 تصاویر زمان‌های مختلف برخورد قطره آب به استخر آب در 647 = Wed؛ [104] با تغییر. زمان ms 0 بیانگر لحظه تماس قطره با سطح آزاد استخر است.
(57)
شکل 2-13 فرآیند برخورد قطره روغن سیلیکون cSt 5 به استخر مایع از همان جنس در سه عدد بر مختلف؛ الف) 135 = Wed ب) 184 = Wed ، ج) 221 = Wed؛ همانطور که ملاحظه می‌شود افزایش عدد وبر موجب افزایش تعداد قطرات ثانویه شده است [110].
(60)
شکل 2-14 فرآیند برخورد قطره به استخر آب؛ الف) قطره آب با قطر mm 4/2، ب) قطره اتانول با قطر mm 2 و ج) قطره روغن سیلیکون cSt 1 با قطر mm 2. سرعت برخورد قطره در تمامی موارد m/s 4/2 است [111].
(61)
شکل 2-15 تصاویر زمان‌های مختلف برخورد قطره آب به استخر مایعات مختلف؛ الف) ادغام (مایع: آب، قطر قطره mm 2/3 و سرعت برخورد m/s 29/0)، ب) جت (مایع آب، قطر قطره mm 2/3 و سرعت برخورد m/s 71/1)، ج) پاشش بدون جت ثانویه (مایع: آب، قطر قطره mm 2/3 و سرعت بر...
(62)
2-7 برخورد چند قطره
(64)
شکل 2-16 انواع پیکربندی برخورد قطره، از یک قطره تا فرآیند واقعی؛ [113] با تغییر.
(65)
شکل 2-17 برخورد پشت سر هم قطرات گازوییل در زمان‌های بی‌بعد مختلف. عکس‌های (الف) تا (و) برخورد قطره دوم تا هفتم را نشان می‌دهند که به این صورت رنگ شده‌اند: شفاف، قرمز، زرد، سبز. قطره اول نیز شفاف است. قطر قطرات 97/5 و سرعت برخورد آن‌ها m/s 77 ا...
(66)
شکل 2-18 فرآیند تشکیل پدیده منحصر به فرد ورق مرکزی در اثر برخورد همزمان دو قطره آب به شیشه خشک در 115 = Wed. تصویر برداری از نمای روبرو انجام شده و برای مشاهده بهتر پدیده، از رنگ‌های مختلف برای هر قطره استفاده شده است [117].
(67)
شکل 2-19 برخورد همزمان دو قطره آب به سطح جامد در دمای C145 در سه عدد وبر مختلف برای چندین زمان بی‌بعد [118]؛ به افزایش ارتفاع ورق مرکزی در اثر افزایش عدد وبر دقت کنید.
(68)
شکل 2-20 فرآیند ترکیب دو قطره اتانول پیش از برخورد به استخر اتانول و سپس ادغام قطره حاصل در استخر در 08/1 = Wed؛ قطر قطره سمت چپ و راست mm 38/2 و نسبت فاصله افقی قطرات به قطر آن برابر 4/1 است [27].
(70)
2-8 نتیجه‌گیری
(70)
فصل 3: روش تحقيق
(72)
3-1 مقدمه
(73)
3-2 تعریف مسئله
(73)
3-3 انتخاب مواد
(74)
جدول 3-1 خواص ترموفیزیکی موم پارافین مذاب (مایع استخر) در دمای C85 و فشار atm 1.
(74)
جدول 3-2 خواص ترموفیزیکی اتانول 96% (قطرات) در دمای C25 و فشار atm 1.
(75)
3-4 روش تجربی
(75)
3-4-1 ستاپ آزمایشگاهی
(75)
شکل 3-1 نمایش شماتیک ستاپ آزمایشگاهی برخورد همزمان دو قطره به استخر پارافین مذاب.
(75)
شکل 3-2 پمپ سرنگی مورد استفاده در آزمایش‌ها.
(76)
شکل 3-3 نمای سه بعدی دستگاه مولد قطره؛ (1) سوزن‌ها، (2) نشیمنگاه واشر اورینگ جهت آب‌بند کردن، (3) ورودی سیال و (4) درِ مخزن از جنس پلکسی‌گِلس.
(77)
شکل 3-4 دستگاه‌های مولد قطره ساخته شده جهت بررسی برخورد همزمان دو قطره؛ تنها تفاوت میان چهار دستگاه، فاصله بین سوزن‌های مجاور است.
(77)
شکل 3-5 دوربین Nikon 1 J4 استفاده شده در این پژوهش برای تصویربرداری از فرآیند برخورد قطره.
(78)
شکل 3-6 کریستالیزور، ظرف نگهدارنده ماده تغییر فاز دهنده در تصویربرداری از نمای بالا.
(79)
شکل 3-7 ظرف تخت مستطیلی طراحی شده به عنوان نگهدارنده ماده تغییر فاز دهنده در تصویربرداری نمای روبرو.
(80)
شکل 3-8 دیتالاگر دما که از آن جهت اندازه‌گیری دمای استخر پارافین مذاب در آزمایش‌ها استفاده شده است.
(81)
3-4-2 نحوه انجام آزمایش
(81)
جدول 3-3 شرایط آزمایش.
(82)
3-5 پس‌پردازش تصاویر
(83)
3-5-1 تصاویر نمای روبرو
(83)
شکل 3-9 تعریف عمق و عرض حفره، ورق مرکزی و ارتفاع جت.
(83)
جدول 3-4 مقایسه سرعت تئوری و تجربی برخورد قطره بر اساس چهار ارتفاع سقوط مختلف.
(84)
شکل 3-10 نسبت منظری قطره اتانول در لحظه برخورد برای 32 آزمایش مختلف؛ خط‌چین میانگین داده‌ها را نشان می‌دهد. ارتفاع سقوط در تمامی حالات cm 25 است.
(85)
شکل 3-11 شماتیک برخورد همزمان دو قطره به استخر ماده تغییر فاز دهنده مذاب و معرفی پارامترهای برخورد.
(85)
جدول 3-5 پارامترهای برخورد بی‌بعد که در این پژوهش از آن‌ها استفاده شده است.
(86)
3-5-2 تصاویر نمای بالا
(86)
شکل 3-12 مراحل پردازش تصویر جهت محاسبه سطح پارافین منجمدشده پس از برخورد قطره به سطح استخر؛ (الف) تصویر اصلی، (ب) تصویر مقیاس خاکستری، (ج) کسر پس‌زمینه، (د) عکس 8 بیتی و تشخیص مرزهای سطح منجمد شده، اجسام ریزی که به طور اشتباهی ایجاد شده‌اند در گوشه...
(87)
3-6 تحلیل عدم قطعیت
(88)
3-7 تکرارپذیری
(88)
شکل 3-13 قطر قطره اتانول در لحظه برخورد برای 32 آزمایش مختلف؛ خط‌چین نمایانگر میانگین داده‌ها است.
(89)
3-8 صحت‌سنجی
(89)
شکل 3-14 تغییرات سرعت برخورد قطره (u0) بر حسب ارتفاع سقوط (H)؛ مقایسه‌ای میان نتایج مطالعه حاضر و فقیری و همکاران [100]، ارسوی و اسلامیان [117] و دوئارت و همکاران [128].
(90)
فصل 4: نتايج و تفسير آن‌ها
(91)
4-1 مقدمه
(92)
4-2 ارزیابی کیفی برخورد یک و دو قطره
(92)
4-2-1 اثر فاصله افقی
(92)
شکل 4-1 برخورد یک قطره اتانول به استخر ماده تغییر فاز دهنده مذاب در 464 = Wed و C95 = T از سه نمای مختلف؛ (الف) نمای بالا، (ب) نمای روبرو و (ج) نمای شماتیک.
(94)
شکل 4-2 برخورد همزمان دو قطره اتانول به استخر ماده تغییر فاز دهنده مذاب در 464 = Wed، 5/1 = S* و C95 = T از سه نمای مختلف؛ (الف) نمای بالا، (ب) نمای روبرو و (ج) نمای شماتیک.
(97)
شکل 4-3 برخورد همزمان دو قطره اتانول به استخر ماده تغییر فاز دهنده مذاب در 464 = Wed، 5/4 = S* و C95 = T از سه نمای مختلف؛ (الف) نمای بالا، (ب) نمای روبرو و (ج) نمای شماتیک.
(99)
4-2-2 اثر عدد وبر
(100)
شکل 4-4 برخورد همزمان دو قطره به استخر پارافین مذاب در 5/2 = S* و C90 = T و سه عدد وبر مختلف؛ (الف) 179 = Wed، (ب) 275 = Wed و (ج) 373 = Wed.
(100)
4-2-3 اثر دمای استخر
(101)
شکل 4-5 برخورد همزمان دو قطره به استخر پارافین مذاب در 373 = Wed، 5/3= S* و سه دمای گوناگون استخر؛ (الف) C75 = T، (ب) C85 = T و (ج) C95 = T.
(102)
4-3 رژیم‌های برخورد
(103)
4-3-1 رژیم‌های برخورد تک قطره
(103)
شکل 4-6 الگوهای شماتیک رژیم‌های گوناگونی که حین برخورد تک قطره به استخر ماده تغییر فاز دهنده مذاب مشاهده شده است؛ (الف) رژیم ادغام، (ب) رژیم جت ضخیم کوتاه، (ج) رژیم جت نازک با قطرات ثانویه و (د) رژیم جت ضخیم بلند.
(104)
شکل 4-7 یک مثال معمول از رژیم‌های مشاهده شده حین برخورد یک قطره به استخر پارافین مذاب؛ (الف) رژیم ادغام در 373 = Wed و C75 = T، (ب) رژیم جت ضخیم کوتاه در 179 = Wed و C90 = T، (ج) رژیم جت نازک با قطرات ثانویه در 179 = Wed و C95 = T و (د) جت ضخیم...
(106)
شکل 4-8 نقشه رژیم برخورد یک قطره اتانول به استخر پارافین مذاب در مولفه‌های θ – Wed.
(107)
4-3-2 رژیم‌های برخورد همزمان دو قطره
(107)
شکل 4-9 الگوهای شماتیک رژیم‌های گوناگونی که در طی برخورد دو قطره به استخر ماده تغییر فاز دهنده مشاهده شده است؛ (الف) رژیم ادغام، (ب) رژیم دو جت مجزا با قطرات ثانویه، (ج) رژیم دو جت ضخیم بلند مجزا، (د) رژیم جت مرکزی ضخیم بلند و (ه) رژیم پاشش از تاج ...
(108)
شکل 4-10 یک مثال معمول از رژیم‌های مشاهده شده حین برخورد همزمان قطره به استخر ماده تغییر فاز دهنده مذاب؛ (الف) رژیم ادغام در 179 = Wed، 5/1 = S* و C80 = T، (ب) رژیم دو جت مجزا با قطرات ثانویه در 275 = Wed، 5/4 = S* و C95 = T، (ج) رژیم دو جت ضخیم ...
(110)
شکل 4-11 نقشه رژیم برخورد همزمان دو قطره اتانول به استخر پارافین مذاب به ازای مولفه‌های θ – Wed برای چهار فاصله افقی مختلف مورد مطالعه در این پژوهش.
(112)
4-4 تفسیر کمی ورق مرکزی
(112)
4-4-1 اثر فاصله افقی
(113)
شکل 4-12 تغییرات ارتفاع بی‌بعد ورق مرکزی بر حسب زمان بی‌بعد برای چندین فاصله افقی مختلف در 464 = Wed و C95 = T.
(113)
شکل 4-13 برخورد همزمان دو قطره به استخر ماده تغییر فاز دهدنده مذاب در 464 = Wed و C95 = T برای چندین فاصله افقی مختلف که اثر فاصله افقی بر ورق مرکزی را نشان می‌دهد؛ تصویربرداری از نمای روبرو.
(114)
4-4-2 اثر عدد وبر
(114)
شکل 4-14 تغییرات ارتفاع بی‌بعد ورق مرکزی بر حسب زمان بی‌بعد برای چندین عدد وبر مختلف در 5/1 = S* و C90 = T.
(115)
شکل 4-15 برخورد همزمان دو قطره به استخر ماده تغییر فاز دهنده مذاب در 5/1 = S* و C90 = T برای چندین عدد وبر مختلف که اثر عدد وبر را روی ورق مرکزی نشان می‌دهد؛ تصویربرداری از نمای روبرو.
(115)
4-4-3 اثر دمای استخر
(116)
شکل 4-16 تغییرات ارتفاع بی‌بعد ورق مرکزی بر حسب زمان بی‌بعد برای چندین دمای استخر مختلف در 464 = Wed و 5/1 = S*.
(117)
شکل 4-17 برخورد همزمان دو قطره به استخر ماده تغییر فاز دهنده مذاب در 464 = Wed و 5/1 = S* برای چندین دمای استخر مختلف که اثر دما را روی ورق مرکزی نشان می‌دهد؛ تصویربرداری از نمای روبرو.
(117)
4-5 بررسی حفره و جت
(118)
4-5-1 عمق حفره و ارتفاع جت
(118)
شکل 4-18 تغییرات فصل مشترک گاز – مایع بر حسب زمان طی برخورد یک و دو قطره با چند فاصله افقی مختلف در 275 = Wed و C90 = T. خط‌چین نشان‌دهنده مکان فصل مشترک پیش از برخورد است.
(118)
شکل 4-19 تغییرات فصل مشترک گاز – مایع بر حسب زمان طی برخورد دو قطره در 5/3 = S* و C95 = T و چندین عدد وبر مختلف. خط‌چین نشان‌دهنده مکان فصل مشترک پیش از برخورد است.
(119)
شکل 4-20 تغییرات فصل مشترک گاز – مایع بر حسب زمان طی برخورد دو قطره در 5/3 = S*، 373 = Wed و چندین دمای مختلف استخر. خط‌چین نشان‌دهنده مکان فصل مشترک پیش از برخورد است.
(120)
شکل 4-21 تغییرات ضریب شکل حفره، =,,-.-,-..، با زمان حین برخورد همزمان دو قطره به استخر پارافین مذاب در C80 = T و 5/4 = S* برای چندین عدد وبر مختلف. خط‌چین متناظر با یک حفره کاملاً کروی است. تعریف عمق و عرض حفره نیز در بالا سمت راست ...
(121)
4-5-2 ارائه رابطه بی‌بعد برای حفره
(121)
شکل 4-22 ,-. (زمان بی‌بعد متناظر با بیشینه عمق حفره) محاسبه شده از رابطه بی‌بعد ارائه شده بر حسب داده‌های تجربی برای تک قطره. خط‌چین y = x را نشان می‌دهد و خطوط پیوسته و نقطه‌چین به ترتیب خطای متوسط و بیشینه را نمایش می‌دهند. ضریب همبستگی پیرسو...
(122)
4-5-3 مقایسه عرض و عمق حفره با روابط تئوری
(122)
شکل 4-23 تعریف شعاع کره (,-.′) و مکان مرکز کره (,-.′).
(123)
شکل 4-24 عمق و عرض بی‌بعد یک و دو قطره به عنوان تابعی از زمان بی‌بعد؛ مقایسه‌ای میان داده‌های تجربی این پژوهش و روابط تئوری ارائه شده توسط بیسیقینی و همکاران [106] که برای تک قطره توسعه داده شده است. پارامترهای برخورد عبارتند از 464 = Wed و C 85 T...
(125)
4-6 تحلیل کمی سطح پارافین منجمد شده
(125)
شکل 4-25 تغییرات سطح منجمد شده بی‌بعد به ازای تعداد قطره (A*) بر حسب دمای بی‌بعد استخر (θ) برای یک و دو قطره با فواصل افقی مختلف در چندین عدد وبر گوناگون (تمام آزمایش‌های انجام شده در این پژوهش).
(126)
فصل 5: جمع‌بندي و پيشنهادها
(128)
5-1 مقدمه
(129)
5-2 محتوا
(130)
5-2-1 جمع‌بندی
(130)
5-2-2 نوآوری
(132)
5-2-3 پیشنهادها
(133)
مراجع
(134)
