شبیه‌سازی عددی لوله حرارتی رسانایی متغیر با مخزن سرد با رویکرد جریان‌ تک فازی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان

2 عضو هیات علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان

3 عضو هیات علمی، مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان،

4 پژوهشکده مواد و انرژی اصفهان

doi
10.22060/mej.2021.18622.6868
چکیده

یکی از مشکلات اساسی در شبیه‌سازی لوله‌های حرارتی بالا بودن هزینه محاسباتی و زمان اجرای آن‌ها است که عملا فرآیند مطالعه پارامتری را مختل می‌کند. در اینجا برای حل مشکل مذکور از یک مدل با چند جریان تک فاز به جای استفاده از مدل‌ جریان چند فازی استفاده شده است. در حقیقت با اعمال یک مجموعه شرط داخلی و همچنین عبارت‌های منبع معادلات مربوط به جریان‌های تک فاز مایع و تک فاز بخار با یکدیگر کوپل شده و حل می‌شوند. با انجام یک مجموعه مطالعه پارامتری روی لوله حرارتی رسانایی متغیر با مخزن سرد، میزان تاثیر عوامل مختلف از جمله نرخ حرارت ورودی، دمای مدفن حرارتی، جرم گاز غیرقابل چگالش روی عملکرد این تجهیز مشخص شده است. برای لوله حرارتی رسانایی متغیر بررسی شده نتایج عددی نشان می‌دهد که دمای مدفن حرارتی بیشترین تأثیر را بر توزیع دمای متوسط دیواره، ضریب انتقال حرارت کلی، طول فعال چگالنده و دمای متوسط آن دارد؛ به طوری که در هر مرحله افزایش دمای مدفن حرارتی به میزان (K)10، دمای متوسط دیواره به میزان (K)6/4، ضریب انتقال حرارت کلی به میزان (W/(m2.K))170/6، طول فعال چگالنده در حدود (mm) 48 و دمای متوسط آن (K)6/6 افزایش می‌یابد. بالاترین میزان رشد مقاومت حرارتی با افزایش تخلخل حاصل می‌شود؛ در هر مرحله افزایش تخلخل به میزان0/25، مقاومت حرارتی (K/W)15/6 افزایش می‌یابد که به دلیل کاهش رسانایی حرارتی مؤثر فتیله است.