دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 35
مطالعه مکانیسم انتقال حرارت جوشش محلول های نمکی سولفات کلسیم
مقدمه:
جوشش یکی از پدیده های مهم فیزیکی است که در فرآیندهای صنعتی به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته و می گیرد . در پدیده جوشش ، حضور حباب ها ،مایع در حال جوش و نیز سطح جامد حرارت دهنده به عنوان سه فاز گاز ، مایع ، و جامد ایجاد محیطی می کند که از دیدگاه ترمو.دینامیک و نیز مکانیک سیالات ناهمگن خوانده می شود که این نا همگنی موجب پیچیدگی های فوق العاده این مکانیسم با سایر مکانیسمهای انتقال حرارت ـ مانند هدایت و جابجایی می شود . در نتیجه ناهمگن بودن محیط انتقال حرارت جوشش ، مسیرمدل سازی ریاضی و شبیه سازی این پدیده و نتیجتا پیش بینی ضریب انتقال حرارت جوش با موانع متعددی مواجه شده است .
در فرآیند جوشش ، پیچیدگی حاصل از ناهمگنی محیط موجب می شود تا به دنبال پاسخ به هر مجهولی ، مجهول یا مجهولات دیگری متولد گردد . بر این اساس به نظر می رسد پدیده انتقال حرارت جوشش تا مدت های مدیدی به موازات سایر علوم مورد مطالعه و پژوهش های باقی بماند .
در فرآیند جوشش ، همزمانی مکانیسم های مختلف ، سبب بالا رفتن قابل ملاحضه ضریب انتقال حرارت جوشش د رمقایسه با دیگر مکانیسم های شناخته شده انتقال حرارت گردیده است . این فرآیند ها عبارتند از :
جابجایی اجباری
تبخیر لایه فیلم مایع اطراف حباب ها
انتقال حرارت توسط جذب گرمای لازم برای تبخیر سیال و تشکیل حباب [1]
میکروکنوکسیون در زیر سطح حباب های تشکیل شده
از این رو مکانیسم جوشش همواره به عنوان یک مکانیسم مناسب جهت انتقال بارهای حرارتی سنگین در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرارگرفته و می گیرد . در اینجا می توان به راکتورهای اتمی ، دستگاههای تهویه و تبرید ، برج های جذب و تقطیر و همچنین دیگ های بخار به عنوان نمونه های متداولی از کاربرد فرآیند جوشش در مقیاس صنعتی اشاره نمود .
فرآیند انتقال حرارت جوشش مایعات خالص با سه مکانیسم مختلف توجیه می شود که عبارتند از :
فرآیند های مکانکی
خواص شیمی ـ فیزیکی سطح جامد حرارت دهنده
هیدرودینامیک جریان چند فازی
دستگاه اندازه گیری ضریب انتقال حرارت جوشش استخری
این وسیله آزمایشگاهی از اجزاء مختلفی تشکیل شده است که امکان اندازه گیری و ثبت ضریب انتقال حرارت در شرایط جابجایی آزاد و نیز جوش استخری را در گستره وسیعی از شارهای حرارتی تا 500000 واتبر متر مربع فراهم می کند . عنصراصلی آن یک دستگاه گرمکن الکتریکی استوانه ای است کهدر وضعیت افقی درون مخزن اصلی جوش تعبیه شده است و تولید حرارت می کند .
شار حرارتی q :
از آنجا که گرمکن موجود در سیستم ، توان الکتریکی را به انرژی حرارتی تبدیل می کند، مقدار شار حرارتی را می توان به صورت زیر محاسبه کرد .
سطح انتقال حرارت ،A:
مقدار سطح انتقال حرارت توسط شرکت سازنده گرمکن الکتریکی داده شده و مقدار آن معلوم است و نیازی به محاسبه ندارد .
دمای توده سیال TB :
دمای توده سیال را می توان با استفاده از یک دستگاه ترموکوپل ، اندازه گیری نمود . زوج سیم های خروجی از ترموکوپل به ترمینال های data acuiesition system متصل می شود که این سیستم با لحاظ نمودن دمای محیط به کمک یک دستگاه ترمیستور ، دمای توده سیال را محاسبه می کند .
دمای سطح انتقال حرارت TW
دمای سطح انتقال حرارت مشکل ترین پارامتر قابل اندازه گیری در سیستم محسوب می شود . همانطور که پیشتر شاره شد ، ترموکوپل جاسازی شده در سطح گرمکن الکتریکی در فاصله معنی داری از سطح انتقال حرارت قراردارد و لازم است دمای واقعی سطح انتقال حرارت با انجام محاسباتی تصحیح شود . از آنجا که این فاصله بسیار کم است می توان از معادله یک بعدی انتقال حرارت استفاده کرد که در زیر آمده است :
داده های آزمایشگاهی
داده های آزمایشگاهی از بانک های اطلاعاتی معتبر جمع آوری شده است همانطور که داده های خام نشان می دهد ، در شار حرارتی ثابت ، ضریب انتقال حرارت جوشش با افزایش زمان کاهش می یابد که این کاهش را می توان باافزایش ضخامت رسوب سولفات کلسیم روی سطح انتقال حرارت ودر نتیجه افزایش مقاومت حرارتی مرتبط دانست .
بحث و پیش بینی مکانیسم تشکیل رسوب
همانطور که قبلا اشاره شد نمک سولفات کلسیم از جمله نمک هایی است که نسبت به دما حلالیت منفی است . این حلالیت منفی موجب می شود در مجاورت سطح انتقال حرارت که دمای آن بیشتر از دمای توده سیال است . حداکثر حلالیت موضعی سولفات کلسیم کاهش یابد نا جایی که از حد اشباع فراتر رود.
مدل سازی ریاضی
در مدل پیشنهادی حاضر ، از آنجا که رسوبات تشکیل شده از نوع کریستالی هستند . از تابع زدایش رسوب صرف نظر میگردد ، تابع زدایش در شارهای حرارتی بسیار بالا مطرح می شود .
محاسبه nb
مقدار رسوب تشکیل شده در واحد سطح ـ زمان را می توان از تقیم مستقیم شدت جریان جرمی تشکیل رسوب بر واحد زمان ، بر سطح کل انتقال حرارت به دست آورد :
