شبيه ساز عددي فرايند انتقال گرما و جرم در پارچه براي محلول الكتروليت

Numerical simultion of heat and mass transfer in textile for electrolyte solution

انتقال گرما و رطوبت درون پارچه معمولا همراه با مدل‌هايي كه پديدهاي جذب و ميعان سيال را در نظر مي‌گيرند شبيه‌سازي مي‌شوند. اما براي محلول الكتروليت يون‌هاي موجود در سيال عبوري از درون پارچه مي‌توانند عامل پديده‌اي باشند كه به آن لايه الكتريكي دوگانه گفته مي‌شود. در اين حالت بارهاي موجود روي ديواره روزنه‌هاي پارچه، يون‌هاي مخالف را جذب كرده و عبور سيال را تحت تاثير قرار مي‌دهند. براي بررسي تاثير اين پديده معادله پواسنبلتزمن در كنار ساير معادلات حاكم حل شده است. در اين پژوهش، ميزان تاثيرگذاري لايه الكتريكي دوگانه مشخص و پس از آن عوامل موثر بر قدرت اين پديده بررسي شده است. در حل انجام شده يك سطح پارچه در تماس كامل با مايع و سطح ديگر در تماس با هوا قرار دارد. براي صحت‌سنجي نتايج حاصل، تغييرات دما در سطح خارجي، با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شده است كه نزديكي اين دو را نشان مي‌دهد. نتايج نشان مي‌دهند كه اعمال اثر لايه الكتريكي دوگانه در معادلات، باعث اختلاف دما تا مقدار 20 درصد در سطح خارجي پارچه نسبت به حالت عدم در نظر گرفتن اين پديده، مي‌شود. همچنين زمان رسيدن كل پارچه به حالت اشباع پس از اعمال لايه الكتريكي دوگانه تا بيش از پنج برابر افزايش يافته است. نتايج نشان مي‌دهد با كاهش لزجت سيال اثر لايه الكتريكي دوگانه بر دماي سطح خارجي پارچه افزايش يافته است. از عوامل تاثرگذار ديگر مي‌توان به تخلخل پارچه و پتانسيل زتا اشاره كرد كه با توجه به محاسبات با افزايش هركدام مي‌توان اثر لايه الكتريكي دوگانه را شدت بخشيد.

Heat and mass transfer in textiles are usually simulated using models that consider sorption and condensation. But in electrolyte solutions, ions existed in fluid passing the textile can cause a phenomenon called electric double layer. Charges on the textile pores will attract the ions with opposite charge which will affect the fluid flow. To investigate this effect, PoissonBoltzmann equation is solved beside the other governing equations of the phenomenon. Net electric charge density is computed from this equation and is applied to liquid diffusion coefficient. In this research, the influence of electric double layer is shown and then the factors affecting the strength of this phenomenon have been studied. One side of the textile is thoroughly in contact with liquid and other side is in contact with air. To validate the obtained results, temperature variations in the outer side of the textile are computed and compared with the available experimental works. There is a good agreement between the results. According to the results, applying electric double layer effect in equations cause temperature difference to 20 percent in the outer surface of textile to lack of consideration this. In addition, time for textile full saturation when the electric double layer is considered, increased more than fivefold. The results show that by reducing the viscosity of fluid. The effect of electric double layer on the textiles outer surface temperature has increased. Porosity and zeta potential are other influential factors which according to calculations, increasing each effect can be accelerated electric double layer.