دانلود تحقیق انتقال گرما از طریق هدایت گرمایی آزاد

انتقال گرما از طریق هدایت گرمایی آزاد از یک سطح افقی
گرم توسط پرده عمودی نازک سرد و از میان مایع

چکیده :
در این مقاله انتقال گرما از طریق هدایت گرمایی آزاد به طور مستقیم از میان یک مایع از یک سطح افقی گرم به سطح سرد توسط, پرده های عمودی سردی که به طور عمودی در مایع فرو رفته اند و به سطح سرد متصل می باشد توسط روابط عددی مورد مطالعه قرار گرفته است .

در این مقاله فرض شده است که دمای پرده ها معادل دمای سطح سرد می باشد .

معادلات حاکم بر این رابطه که بدون دیمانسیون درنظر گرفته شده اند توسط روش Fiateelement
( اجزاء محدود ) حل شده اند از حل معادلات فاصله و فضای بدون دیمانسیون بین سطح پائینی سرد و انتهای پره نتیجه گیری می شود .

در حل معادلات عدد prandtl برابر 5 درنظر گرفته شده است و سایر پارامترهای موثر تغییرات و سیعی رادارا می باشند .

1- فهرست واژه ها
فاصله بین انتهای پرذه و سطح سرد پایینی =
عمق مایع =

عدد Nusselt که به وابسته می باشد =
عدد Rayleigh که به وابسته می باشد =
دما =
دمای سطح گرم =
دمای پایین سطح ( سطح سرد ) =
دمای بدون دیمانسیون =
نصف فاصله بین پره ها =


مختصات افقی = X
مختصات افقی بدون دیمانسیون =
مختصات عمودی =
مختصات عمودی بدون دیمانسیون =
معادله فلو = Q
مهادله فلوی بدون دیمانسون =
حالت گردان =
حالت گرمایی بدون دیمانسیون = W

2- مقدمه :
در سرد شدن تجهیزات الکترونیک به روش غوطه وری ( برای مثال به موارد 1 , 2 , 3 نگاه کنید ) معمولاً سطح افقی گرم شده به طور مستقیم در معرض مایعی با سطح آزاد قرار می گیرند.

جوش در حالت های واقعی و تحت شرایط عملکردی خاص در سطح گرم اتفاق می افتد , این موقعیت در اینجا درنظر گرفته شده است یعنی انتقال گرما از طریق هدایت گرمایی آزاد به طور مستقیم از میان یک مایع از یک سطح افقی گرم به سطح سرد , توسط پره های عمودی سردی که به طور عمودی در مایع فرو رفته اند و به سطح سرد متصل می باشند مورد مطالعه قرار گرفته است ( که در شکل 1 نشان داده شده است ) .

در اینجا این روش به صورت عدد مورد مطالعه قرار گرفته است






" Figure 1 "
در بیشتر موقعیت های واقعی هدایت گرمایی پره ازهدایت گرمایی مایع بیشتر می باشد
در این شرایط تغییرات دما در پره ها قابل چشم پوشی می باشد .

پره ها در هر جایی موثر در دمای سطح سرد شده می باشند .

در خیلی از حالت ها ضخامت پره ها در مقایسه با فاصله بین پره ها کوچک است و اثرضخامت پره ها قابل چشم پوشی می باشد .

علاوه بر این نرخ انتقال گرما در سطح آزاد مایع معمولاً قابل چشم پوشی می باشد همچنین به خاطر اینکه معمولاً چندین پره وجود دارند فلوی بین هرجفت پره ها به طور معمول نسبت به خط مرکزی بین پره ها متقارن می باشد .

یکی از نتایج اساسی که در کارفعلی پیگیری شده است فضای بین پره های بوده است که بیشترین نرخ انتقال گرما را نتیجه می دهد .

یعنی فضای پره بهینه فضای پره بهینه برای موقعیت های دیگر نیز بحث شده است برای مثال در مورد

3- معادلات حاکم و روش راه حل :
در این معاملات فرض شده است که فلو دائم روان و دو بعدی می باشد و خواص مایع ثابت می باشند به استثناء چگالی که با دماتغییر می کند وبه خاطر خاصیت شناوری افزایش می یابد این مورد با استفاده از روش BOVssinesq مورد مطالعه قرار گرفته است .

حالیکه T دما می باشد و Tn دمای دیوار و با غ می باشد و Af و Tc دما پره می باشد .

/ به حالت بدون دلالت می کنند
معادلات حاکم در شرایط متغیرهای بدون بعد عبارتند از :




که دراینجا Ra عدد Rayleigh می باشد که به H وابسته می باشد .

با درنظر گرفتن سطوحی که در شکل 1 مشخص شده اند اساساً شرایط مرزی راه حل عبارتند از : تابع جریان بدون بعد که در ABCDE ثابت می باشد , دمای بدون بعد که مقدار1 را در AE و مقدار را در C دارد , گرادیان نرمال دمای بدون بعد که در AB , BC و DE صفر می باشد , حالت گردابی بدون بعد که در AB و BC و DE صفر می باشد .

سطح آزاد BC مایع فرض می شود که صاف و آریاباتیک باقی بماند و فرض می شود که فشار ناشی از شکاف صفر باقی بماند .

Figure 2 معادلات بدون بعد بالا که در شرایط فردی قرار دارند با روش Finite Element حل می شوند .

این راه حل ها نرخ انتقال گرمای موضعی بدون بعد را که روی دیوار ها توزیع می شوند به طوریکه نتیجه تجمع ....

نرخ انتقال گرمای متوسط بدون بعد را روی دیوارهای گرم و سرد نتیجه می دهد نشان میدهند – متوسط نرخ انتقال گرما روی محفظه با حالت NO ( عدد NASSOLT ) که به وابسته می باشد و متوسط نرخ انتقال گرما از سطح پایین و اختلاف دمای کلی بیان می گردد .

4- نتایج راه حل پارامترهای پائین : عدد Rayleigh که به ارتفاع وابسته می باشد عدد prandtl نسبت w و I وeو نسبت ارتفاع و فضای بدون بعد بین پایین سطح پائین تر برای انواع مایع که تجهیزات الکترونیکی برای سرد شدن در آن ها غوطه ور می شوند عدد Prandtl به طور معمول تقریباً برابر 5 می باشد و همه نتایجی که در اینجا ارائه شده است براساس این مقدار می باشد .

راه حل ها برای عدد Rayleign بین 1000 تا 1000000 ونسبت aspect بین 1 و 0.2 برای محدوده وسیعی از فضای پره ها و عرض پره های بدون بعد بدست آمده اند .

Figure3 تاثیر مقادیر پارامترهای حاکم بر روی عدد Nvsselt در تحقیقی مورد مطالعه قرار گرفته است برای اینکه مقادیر پارامترهایی را که بیشتر نرخ انتقال گاز ارائه میدهند حاصل گردد.

تغییرات نوعی متوسط عدد Nvsslet باعرض بدون بعد برای مقادیر مختلف عدد Rayleigh در تصویر 2 نشان داده شده اند این نتایج همه برای G=0.1 در حداقل مقدار عدد Rayleigh در شکل 3 درنظر گرفته شده اند می ایستد .

در این حالت هیچگونه انتقال گرمایی در مایع وجود ندارد یعنی برای این عدد Kayleigh انتقال گرما به طور اساسی با شرایط خالص می باشد .

از طریق شکل 2 که برای مقادیر بیشتر W در مقادیر بیشتر RU درنظ رگرفته شده است مشاهده می شود که رخ انتقال گرما از مقادیر شرایط خالص بیشتر می باشد .

این مقادیر با نتایج Ra=10 شناخته می شوند .

به طوریکه w کاهش می یابد حرکت هدایت گرمایی ادامه می یابد به طوریکه اعداد ...........

بالای شرایط خالص باقی می مانند .

در هرصورت درشرایطی که w بیشتر کاهش می یابد .

شرایط احتمالاً به شدت فزونی می یابند و نتیجه این می باشد که با کاهش w عدد Nvsslet از ماکزیمم مقدار خواش نیز رد می شود یعنی فضای پره بهینه به دست آید.

5- نتیجه : نتیجه بررسی فعلی نشان می دهد که در شرایطی که فاصله پره کاهش می یابد نرخ انتقال گرمای متوسط در صورتیکه عدد Rayleigh به اندازه کافی برای هر حرکت انتقال گرمایی بزرگ باشد , سخت افزایش می یابد قبل از اینکه از مقدار ماگزیمم خطرش رد شود و سپس به مقدار شرایط خالص کاهش می یابد .

فاصله پره در شرایطی که حداکثر نرخ متوسط انتقال گرما انتقال می افتد کاهش می یابد با افزایش عدد Rayieigh که به طور تقریبی به حوزه تغییر می کند .

- حداکثر متوسط عدد Nvsselt با افزایش عدد Rayliegh که به طور تقریبی با فرمول تغییر می کند افزایش می یابد .