بررسي اثرهاي زبري سطح انتقال حرارت در جوشش استخري در محلول استون- ايزوپروپانول

Investigation of the Roughness Effects of Heat Transfer Surface in the Pool Boiling in Acetone-Isopropanol Solution

در اين‌پژوهش آزمايشگاهي، به بررسي اثرهاي افزايش زبري سطح انتقال حرارت بر ضريب انتقال حرارت در جوشش استخري در محلول‌هاي دوجزئي استون و آيزوپروپانول با درصد حجمي ثابت (30% استون و 70% ايزوپروپانول و همچنين محلول 70% استون و 30% ايزوپروپانول) پرداخته شده‌است. سامانۀ آزمايشي از يك‌مكعب شيشه‌اي عايق‌بندي‌شده، يك‌استوانۀ فلزي از جنس برنز به‌عنوان سطح انتقال حرارت و يك لامپ مدادي وصل‌شده به اتوترانسفورماتور به‌عنوان منبع حرارتي تشكيل شده‌است. آزمايش­ها با چهار زبري مختلف (0/25، 0/34 ، 0/47 و 0/61 ميكرومتر) سطح انتقال حرارت و گسترۀ شارهاي حرارتي از 1/5 تا 88 كيلووات بر متر مربع و در شرايط هواكره‌اي انجام گرفته‌است. نتايج نشان داده‌است كه با افزايش زبري سطح، توليد حباب در محلول بيشترشده و به‌دنبال آن آشفتگي افزايش يافته‌است؛ درنتيجه افزايش ضريب انتقال حرارت را به‌همراه داشته‌است. مدل بهينه با حداكثر همپوشاني با نتايج آزمايشگاهي اين‌گونه مشخص گرديد كه در اين‌ميان مدل ويناياك )2004 (با خطاي متوسط 15% كمترين خطا و مدل تام (1966) با خطاي متوسط 27% بيشترين خطا را در ميان ديگر مدل­ها دارا هستند.

In this laboratory study, the effect of increasing the surface roughness of heat transfer surface on the heat transfer coefficient in the pool boiling was investigated in two-part solutions of acetone and isopropanol with constant volume percent (% 30 acetone and% 70 isopropanol as well as solution of 70% acetone and 30% isopropanol). The experimental set up consists of an insulated glass cube, a bronze metal cylinder as a heat transfer surface, a pencil light bulb connected to auto transformer as a thermal source. The tests were carried out with four different roughness of the heat transfer surface. The range of heat fluxes is from 5.1 to 88 kW/m2 and in atmospheric conditions. The results show that by increasing roughness, the surface of the bubble production in the solution is increased, which leads to promote of mixing and, consequently, increase in the heat transfer coefficient. The optimal model with maximum overlapping with the experimental results revealed that the Vinayak model with a mean error of 15% has the least error, and Tome model with a mean error of 27% has the most error among other models.