بررسي عددي و تجربي اثر دامنه‌ي ارتعاش ترانسديوسر آلتراسونيك در انتقال حرارت جابه‌جايي از سطح گرمكن مارپيچ

در اين مقاله به بررسي عددي و تجربي اثر امواج آلتراسونيك روي نرخ انتقال حرارت با افزايش دامنه ي موج صوتي پرداخته مي شود. مدلسازي عددي امكان بررسي تأثير امواج آلتراسونيك را روي توزيع جريان سيال و انتقال حرارت مشخص مي كند. براي اين منظور، مخزن به صورت استوانه اي شبيه سازي مي شود و گرمكن مارپيچي در ارتفاع ثابت و در سيال قرار مي گيرد. همچنين، ترانسديوسرهاي آلتراسونيك به صورت صفحات دايروي در كف مخزن در نظر گرفته مي شوند. جهت شبيه سازي انتقال حرارت جابه جايي، از نرم افزار انسيس فلوئنت استفاده مي شود و مدلسازي در دو مرحله شامل قبل و بعد از اعمال آلتراسونيك صورت مي گيرد. جهت اعتبارسنجي، نتايج عددي براي يك دامنه ي مشخص با نتايج آزمايشگاهي مقايسه مي گردد. براي اين منظور، در سامانه ي آزمايشگاهي كه از دو استوانه ي هم محور تشكيل شده، گرمكن مارپيچي در ارتفاع مشخص در سيال آب نگهداري و پنج ترانسديوسر در كف مخزن چسبانده مي شود. نتايج آزمايشگاهي و عددي نشان مي دهد كه ضريب انتقال حرارت جابه جايي با به كارگيري امواج آلتراسونيك افزايش مي يابد و اختلاف نتايج تقريبا برابر با ۴ درصد است. با افزايش ضريب انتقال حرارت، دماي آزمايشگاهي و عددي سطح گرمكن با به كارگيري امواج آلتراسونيك كاهش مي يابد و نتايج با اختلاف حدود ۵ درصد به هم نزديك هستند. مقايسه ي توزيع سرعت و دما كه از نتايج عددي حاصل شده، نشان مي دهد كه با به كارگيري امواج آلتراسونيك، اختلاط جريان سيال بهتر صورت گرفته و هر چه دامنه موج آلتراسونيك بيشتر باشد، افزايش ضريب انتقال حرارت و در نتيجه كاهش دماي سطح گرمكن بيشتر خواهد شد.