|
|
|
|
ارزیابی شروع و کنترل پدیده‌ی افت انتقال حرارت متان گذربحرانی درون کانال مستطیلی
|
|
|
|
|
|
|
|
نویسنده
|
ابراهیمی عباس ,شکری مریم
|
|
منبع
|
مهندسي مكانيك شريف - 1399 - دوره : 36-3 - شماره : 1 - صفحه:45 -55
|
|
چکیده
|
درون کانال‌های خنک‌کاری، به دلیل گرادیان دمای بالای نزدیک دیواره، عدد رینولدز بالا و هندسه‌ی سه‌بعدی مسیرها، خنک‌کننده با پدیده‌هایی از جمله تغییر رژیم و افت انتقال حرارت مواجه خواهد شد. با گرم شدن متان با فشار فوق‌بحرانی، دمای آن از مقدار شبه‌بحرانی عبورکرده و شبه تغییر فازی اتفاق می‌افتد. همچنین، در نواحی بحرانی امکان افت انتقال حرارت در شار حرارتی زیاد و نرخ جریان جرمی پایین وجود دارد. در پژوهش حاضر، با استفاده از نتایج شبیه‌سازی انتقال حرارت متان در کانال mtp به مطالعه‌ی پارامتری افت انتقال حرارت درشار حرارتی، فشار ورودی، دمای ورودی، دبی جرمی و زبری سطح مختلف پرداخته شده است. همچنین، روابطی با خطای کمتر از یک درصد برای پیش‌بینی شروع افت انتقال حرارت متان در فشار 6 تا 20 مگاپاسکال استخراج شده است. در نهایت، روش‌هایی برای کنترل پدیده‌ی افت انتقال حرارت به کمک افزایش دمای ورودی، دبی جرمی، زبری سطح، فشار ورودی و همچنینکاهش شار حرارتی پیشنهاد شده است.
|
|
کلیدواژه
|
انتقال حرارت همبند، متان گذربحرانی، دمای شبه‌بحرانی، کانال مستطیلی، افت انتقال حرارت
|
|
آدرس
|
دانشگاه صنعتی شریف, دانشکده ی مهندسی هوافضا, ایران, دانشگاه صنعتی شریف, دانشکده ی مهندسی هوافضا, ایران
|
|
پست الکترونیکی
|
shokri_maryam@ae.sharif.ir
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PREDICTION OF HEAT TRANSFER DETERIORATION ONSET OF TRANSCRITICAL METHANE IN A RECTANGULAR CHANNEL
|
|
|
|
|
Authors
|
Ebrahimi A. ,Shokri M.
|
|
Abstract
|
The coolant fluid inside the cooling channels may experience flow regime change and heat transfer deterioration. Heating methane at supercritical pressure results in a higher than pseudocritical temperature and pseudophase change happens. Furthermore, in critical conditions, there is the possibility of heat transfer deterioration at high heat fluxes and low mass fluxes. In these areas, heat transfer from the wall to the fluid is disturbed due to the decrement in the heat transfer coefficient. Also, the wall temperature increases and there is the melting possibility of the engine wall. As a result, the study of this phenomenon is important for the thermal analysis of cryogenic methane for cooling applications. In the present article, a threedimensional solver is developed for the simulation of the conjugate heat transfer inside a rectangular channel with transcritical methane coolant. A finite volume scheme is utilized for the discretization of the governing equations. An iterative solution method based on the SIMPLEC algorithm is used to solve the equations. The solver is developed based on the thermodynamic and transport property relations corresponding to the coolant flow conditions in the transcritical regime. The parametric study of the heat transfer deterioration phenomena is conducted utilizing the conjugate heat transfer simulations results of methane inside the MTP channel for heat transfer rate, inlet pressure and temperature, inlet mass flux, and different surface roughness. Further, a few relations are derived for predicting the onset of methane heat transfer deterioration along the rectangular cooling channel in a range of pressure from 6 MPa to 20 MPa. The relative error of derived relations with numerical data is less than 1 percent. Finally, some methods for controlling the heat transfer deterioration phenomena have been presented.
|
|
Keywords
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|