اندازه‌گيري ضريب انتقال حرارت جريان جوشش مادون‌ سرد در فضاي بين دو لوله دايروي

Measurement of subcooled flow boiling heat transfer coefficient in vertical annulus tube

در مطالعه حاضربا ساخت بستر آزمايشگاهي،به بررسي تجربي انتقال حرارت جريان جوشش مادون‌ سرد در بين دو لوله هم‌محور عموديبا قطر داخلي و خارجي بترتيب 50/7 و 70/6 ميلي‌متر در فشار اتمسفريك و سيال كاري آب پرداخته شدهو اثر پارامترهايي مانند شار حرارتي، دبي جرمي، دماي مادون‌سرد ورودي و استفاده از اسفنج متخلخل فلزي برروي ضريب انتقال حرارت بررسي شده‌است. نتايج بدست‌آمده از اين پژوهش كه در محدوده دبي جرمي kg/s 0/012 تا kg/s 0/0286 مي‌باشد، نشان مي‌دهد كه انتقال حرارت از دو مكانيسم جابجايي اجباري و جوشش جرياني تشكيل مي‌يابد كه اثر هر يك از پارامترهاي فوق بر روي اين دو مكانيسم انتقال حرارت مورد بررسي قرارگرفته‌است. ضريب انتقال حرارت به شدت تابعي از شار حرارتي اعمال شده مي‌باشد. با زيادشدن شار حرارتي، ضريب انتقال حرارت افزايش يافته و با تغيير دبي جرمي در محدوده ذكرشده (در ناحيه جوشش مادون‌سرد)، تا 30% افزايش مي‌يابد. همچنين، استفاده از محيط متخلخل اسفنج فلزي (با تخلخل 95 درصد)، ضريب انتقال حرارت جريان جوشش مادون‌سرد را تا 30 درصد افزايش مي‌دهد. اعتبارسنجي نتايج تجربي بدست‌آمده نيز با گزارشات معتبر انجام شده‌ است.

The boiling heat transfer, especially the subcooled flow boiling, is one of the cooling systems being used in industries due to their high heat transfer coefficient. The subcooled flow boiling happens when the bulk flow temperature and the interface temperature are lower and higher, respectively than the saturated temperature corresponding to the flow pressure. In the current study, an experimental apparatus was constructed, and subcooled flow boiling in an annulus tube was investigated. The annulus tube is in the vertical direction, and the internal and external diameters are 50.7 and 70.6 mm. The operating pressure was 1 atm, and the working fluid was water. In this investigation, heat flux, mass flow rate and the inlet subcooling effectiveness on heat transfer coefficient are considered. The experiments were performed in the mass flow rate range of 0.012 kg/s to 0.0286 kg/s in which the flow consists of both forced convection and flow boiling. The results show that the heat transfer coefficient is highly dependent on heat flux in a direct relationship. The mass flow reduction causes heat transfer coefficient increments to 30% in subcooled boiling regions. The use of porous media also increases the subcooled flow boiling heat transfer coefficient up to 30%. The validation of empirical results has also been done with valid previous reports.