شبیه‌سازی دوبُعدی جوشش هسته‌ای استخری و بررسی مکانیزم تغییر فاز در شارهای حرارتی پایین

نویسندگان

1 دانشکده‌ی مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 گیلان*مهندسی مکانیک

doi
10.22060/mej.2020.17100.6511
چکیده

در پژوهش حاضر، جوشش هسته‌ای استخری مبرد R-245fa در شرایط اشباع روی یک لوله‌ی افقی در فشار kPa 8/123 و دمای °C 20 تحت شارهای حرارتی مختلف (بین kW/m2 18 تا 27) به صورت عددی شبیه‌سازی شده و جزئیات جریان در آن مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه‌سازی عددی توسط مدل چندفازی حجم سیال با بازسازی هندسی سطح مشترک، بدون ایجاد هسته‌ی حباب‌های اولیه توسط مدل تغییر فاز لی و مدل کشش سطحی نیروی سطحی پیوسته صورت پذیرفته است. اهمیت این مطالعه و ایجاد این مدل عددی، علاوه بر اهمیت صنعتی جوشش استخری در طراحی رآکتورهای هسته‌ای و اواپراتورهای مغروق در سیال، در اعتبارسنجی مدل عددی در پیش‌بینی سهم جوشش در جریان‌های اجباری فیلم‌ریزان یا بالارونده روی لوله یا دسته‌لوله‌ی افقی است. ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی مدل عددی ایجادشده در مقایسه با داده‌های تجربی در دو شار حرارتی kW/m218 و 24، حداکثر 67/6% خطا داشته و در مقایسه با رابطه‌ی جوشش کوپر در شارهای حرارتی kW/m218 تا 27، حداکثر 64/8% متفاوت است. علاوه بر این، در این بررسی، روند حباب‌زایی و کنده‌شدن حباب‌ها از دیواره‌ی لوله و مایع مافوق اشباع کناره‌ی آن، دمای مایع و حباب و نحوه‌ی حرکت جریان تحت اثر حباب‌های ایجادشده در اطراف لوله مورد مطالعه قرار گرفته است.