مدلسازي و بهينه سازي به روش تحليلي جهت انتقال حرارت بر روي پره هاي مستطيلي مستقيم در شرايط سطح خشك و سطح كاملا مرطوب

Mathematical modeling and optimization on the heat transfer characteristics of the direct rectagular fin under dry and fully wet- conditions using analytical method

در مقاله حاضر، مدل سازي ، تجزيه و تحليل حرارتي و بهينه سازي پره مستطيلي مستقيم با ضخامت يكنواخت در شرايط سطح كامل مرطوب و خشك به صورت تحليلي بررسي شده است . حاصل از اين مطالعه نشان داد كه تغييرات شرايط هواي مرطوب اطراف پره اثر قابل توجهي بر توزيع دما در پره و بازده آن دارد. در پره هاي كاملا مرطوب تفاوت درجه حرارت و رطوبت نسبي هوا و سطح پره، نيروهاي محركه براي انتقال حرارت و جرم مي باشند . نتايج نشان داد كه در شرايط يكسان اختلاف دماي هوا و سطح پره، اختلاف دما براي يك پره در حالت كاملا مرطوب كمتر از حالت خشك آن است . بنابراين دماي سطح پره با افزايش مقدار مايع ميعان شده ي حاصل از رطوبت، افزايش مي يابد. در اين مقاله يك روش كلي براي بهينه سازي اين نوع از پره ها ارايه شده به گونه اي كه ميزان نرخ انتقال حرارت و يا حجم پره مي تواند به عنوان يك محدوديت در نظر گرفته شود. در نهايت، اثر پارامترهاي مختلف مانند رطوبت نسبي هوا، حجم بهينه و ضخامت بهينه پره بر روي ميزان انتقال حرارت بررسي شده است. نتايج حاصل از اين مقاله مي تواند براي طيف گسترده اي از پارامترهاي حرارتي، كه ممكن است به يك طراح براي برآورد متغيرهاي طراحي بهينه پره نياز داشته باشد در كوتاه ترين زمان كمك نمايد.

In this paper, modeling, thermal analysis and optimization of direct rectangular fin with a uniform thickness in the full wet and dry surface has been studied analytically. From the results, a significant effect on the temperature distribution in the fin and the fin efficiency with the variations in moist air psychometric conditions is noticed. In fully wet fins, the difference of temperature and relative humidity and the surface of fin are driving forces for heat and mass transfer. The results showed that the temperature difference between the air and the surface of fin in the same condition, the temperature difference to a fin in the dry condition is less than fully wet fins. Thus the fin surface temperature is increases by increasing the amount of liquid condensation of humidity. Next, a generalized scheme for optimization has been demonstrated in such a way that either heat transfer duty or fin volume can be taken as a constraint selected as per design requirement. Finally, the effect of various parameters such as relative humidity, the optimal size and optimal thickness of the fin on the amount of heat transfer is investigated and design curves have been established for a wide range of thermo-psychometric parameters, which may be helpful to a designer for estimation of the optimum design variables of a fin with a minimum effort.