بررسي تجربي افزايش انتقال حرارت بوسيله جريان هاي آكوستيك در يك محفظه بسته استوانه اي شكل

Experimental Investigation of Heat Transfer Enhancement by Acoustic Streaming in a Closed Cylindrical Enclosure

در اين مقاله اثر جريان آكوستيك بر افزايش انتقال حرارت از يك گرمكن تخت افقي و رو به پايين در يك محفظه بسته استوانه اي شكل پر از آب، به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. امواج ايستا بين منبع حرارتي، به عنوان منعكس كننده و صفحه مرتعش پاييني ايجاد مي شود. جريان آكوستيك، يك جريان پايدار چرخشي است كه توسط اين ميدان امواج ايستا، القا مي شود. صفحه بالايي با شار حرارتي ثابت گرم شده و ديواره هاي كناري در يك دماي ثابت نگاه داشته مي شوند. بنابراين اثرات گرانش در اين مقاله ناچيز است و افزايش انتقال حرارت، به دليل ارتعاشات فراصوت است. براي يافتن بهترين محدوده قدرت آكوستيك، فشار آكوستيك اندازه گيري شده است. نتايج نشان مي دهند كه افزايش انتقال حرارت مي تواند به كمك ارتعاشات فراصوت، نزديك به 400? افزايش يابد. افزايش در توان ترانسديوسر و كاهش در ارتفاع گرمكن، موجب افزايش ضريب انتقال حرارتي در محفظه مي شود. همچنين افزايش كاويتاسيون به شدت موجب تضعيف افزايش ضريب انتقال حرارت مي شود.

In this study, the effect of acoustic streaming on heat transfer enhancement of a down-ward-facing horizontal heating surface in a closed cylindrical enclosure filled with water was investigated experimentally. Standing waves were generated between the heating source as a reflector and vibrating lower plate. Acoustic streaming is a steady circular flow induced by this standing waves field. The upper plate was heated with a constant heat flux and side-walls were kept at the constant temperature. Therefore, the gravitational effects were negligible and the heat transfer enhancement was due to ultrasonic vibrations. In order to find out the best range of ultrasonic power, the acoustic pressure was measured. The results show that the enhancement of the heat transfer can be up to 400% by the ultrasonic vibrations. The increase in the transducer power and the decrease in the height of the heater cause the higher heat transfer coefficient in the enclosure. In addition, the increase in cavitation phenomenon severely weakens the increase in heat transfer coefficient.