بخشی از مقاله
چکیده:
جریان اجباری لایه نازک سیال در حال جوش هنگامی رخ میدهد که یک سیال مایع بر روی یک سطح داغ ساکن یا متحرک حرکت کند. در نتیجه یک لایه بخار در نواحی تماس با سطح تشکیل میشود که سیال و سطح را از یکدیگر جدا میکند. در اثر جداشدن سیال و سطح نیروی درگ و انتقال حرارت کاهش قابل ملاحظهای مییابد. در این مطالعه، کنترل درگ و گرمای انتقال یافته با تزریق و یا مکش بخار از سطح با حل تشابهی معادلات حاکم بررسی شده است و برای محدوده وسیعی از سرعتها و دماهای مختلف صفحه و سیال نمودارهای ضریب درگ و انتقال گرما ارایه شده است. نتایج نشان می دهد که تزریق بخار به سطح، بر خلاف مکش بخار، سبب افزایش ضخامت لایه بخار شده و تنش برشی و انتقال حرارت را کاهش میدهد و کنترل کاهش و افزایش درگ و انتقال حرارت با شدت تزریق و مکش متناظر است.
کلمات کلیدی : حل تشابهی، جوشش سیال ، نیروی درگ ، انتقال گرما ، تزریق ، مکش
-1 مقدمه
جریان اجباری در حال جوش هنگامی رخ میدهد که سیال مایع بر روی یک سطح داغ متحرک یا ساکن حرکت کند. در نتیجه پس از بخار شدن سیال در تماس با سطح، یک حجم بخار ایجاد میشود که تماس سیال مایع را، با سطح داغ ساکن یا متحرک را قطع میکند. لذا سیال مایع، بر روی بخار حرکت خود را ادامه خواهد داد و به طور مستقیم با سطح در تماس نخواهد بود. بنابراین انتظار میرود ضریب درگ و انتقال گرما کاهش یابد. به عبارتی میتوان اظهار داشت سیال بر روی یک سطح صاف تقریبا عایق و روغنکاری شده حرکت می-کند. لذا کنترل ضریب درگ و انتقال حرارت برای اهداف متنوع اهمیت خاصی مییابد. راه حل تشابهی برای سیال در حال حرکت روی صفحه تخت ساکن ابتدا توسط بلازیوس ارایه شد. در نتیجه گروههای بیبعدی ایجاد شدند که سرعت، ضریب درگ، انتقال گرما و... از آنها بدست میآید.
پس از براملی و همکارانش [2] که بر روی انتقال حرارت در سیلندر با جابجایی همرفتی سیال در حال جوش مطالعه کردند، محققان زیادی بر روی هندسههای متنوعی تحقیق کردهاند. فیلپوویچ و همکارانش[3] انتقال حرارت سیال در حال جوش بر روی صفحه صاف نفوذ ناپذیر را مورد بررسی قرار دارند. انتقال حرارت با فرض دمای یکنواخت در سراسر صفحه توسط پول هوزن [3] حل شد. مسایل مشابه توسط عزیز [4] و ماگیاری [5]با وجود شرایط مرزی جابجایی مطالعه شده اند. در این مقاله به مطالعه حل تشابهی لایه نازک جریان آرام در حال جوش بر روی سطح داغ نفوذ پذیر با تزریق و یا مکش بخار از صفحه پرداخته شده است. همچنین رابطهی ضریب درگ و انتقال حرارت [6] برای محدودهی وسیعی از سرعتها و اختلاف دماهای سیال و صفحه و ضخامت لایهی مرزی مایع، در قالب نمودارهایی ارایه شده است.
-2 معادلات حاکم
، ، و به ترتیب سرعت صفحه، دمای صفحه، ضخامت بخار و ضخامت مایع میباشند. فرضیات اعمال شده عبارتند از:
-1 جریان پایدار است.
-2 خواص ترموفیزیکی ثابت و یکنواخت هستند.
-3 سطح مشترک بخار و مایع صاف فرض شده است. -4 تشکیل بخار و شروع لایهی مرزی از x=0 میباشد. -5 سطح صفحه صاف و صفحه نفوذ پذیر است.
-6 نیروی وزن در مقایسه با ویسکوزیته و نیروهای داخلی ناچیز است. -7اثر تابش ناچیز میباشد و از آن صرف نظر شده است.
-8حداکثر میتواند مساوی باشد.
