بررسی تجربی اثر شکل و هندسه الکترود بر نرخ تبخیرآب به روش الکتروهیدرودینامیکی

در تحقیق حاضر بهبود تبخیر آب با استفاده از میدان الکتریکی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در داخل تونل باد و در حضور جریان هوای محوری با سرعت های 25‏/0 ، 00‏/1 و m/s 75‏/1 انجام گرفتند و میدان الکتریکی مستقیم با پلاریته مثبت توسط الکترودهای سوزنی و صفحه ای با فواصل مختلف 2 ، 3 و cm 4 اعمال گردید. همچنین به منظور بررسی بیشتر از دو ، سه و چهار الکترود سوزنی در آرایش های الکترودی مختلف طولی ، عرضی ، مثلثی و مستطیلی استفاده شده و در ضمن به منظور بررسی تاثیر قطر الکترود سوزنی از الکترودهایی با قطرهای 1 و mm 3 با زاویه نوک الکترود سوزنی 15، 45، 60 درجه و نیم‏دایره استفاده شده است. در تمامی آزمایش ها شدت میدان الکتریکی از ولتاژ شروع کرونا با افزایش جریان ma01‏/0 تا ولتاژ شکست افزایش یافت. اعمال میدان الکتریکی با تشکیل پلاسما حول الکترود سوزنی موجب حرکت توده هوا و تولید باد یونی می-گردد. برخورد باد به سطح آب و ایجاد اغتشاش در لایه اشباع روی سطح، افزایش آهنگ تبخیر را به همراه دارد. جهت سنجش میزان بهبود تبخیر با اعمال میدان الکتریکی، در ابتدای هر آزمایش، آزمایشی به عنوان آزمایش مرجع تنها در حضور جریان هوای محوری و بدون اعمال میدان الکتریکی انجام گردید. طبق نتایج به دست آمده با افزایش سرعت جریان هوای محوری از 25‏/0 به m/s75‏/1 ، در آرایش تک الکترود سوزنی در فاصله الکترودی ثابتcm 2، 886‏/18 درصد میزان تبخیر را افزایش می دهد. به طوری‏که در محدوده سرعت ها و فواصل الکترودی مورد آزمایش الکترودی ، بیشترین و کمترین میزان بهبود به ترتیب در چیدمان چهار الکترودی با آرایش مستطیلی برای سرعت هوای m/s75‏/1 برابر 4371‏/8 و در چیدمان تک الکترودی با آرایش نامتقارن محوری برای سرعت هوای m/s 25‏/0 برابر 2768‏/4 به دست آمدند. روش الکتروهیدرودینامیک با مصرف انرژی بسیار کم، بدون تولید حرارت قادر به افزایش قابل توجه نرخ تبخیر می باشد. به عنوان نمونه در چیدمان تک الکترودی با آرایش متقارن محوری در سرعت هوایm/s 00‏/1 و فاصله الکترودی cm 2 تنها با مصرف توان الکتریکی w053‏/0 بهبودی معادل 1093‏/3 برابر حاصل می‏شود. در این تحقیق میزان کارایی روش الکتروهیدرودینامیک نیز مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش ولتاژ اعمالی از ولتاژ شروع کرونا تا ولتاژ شکست، در فاصله الکترودی cm 2 و در سرعت هوای m/s 25‏/0 در آرایش تک الکترودی 502‏/37 درصد از میزان کارایی کاسته می‏شود و با افزایش تعداد الکترودهای سوزنی از یک به دو الکترود سوزنی در فاصله الکترودی ثابت cm2 و در سرعت هوای m/s 25‏/0، میزان کارایی 932‏/44 درصد افزایش می‏یابد. در انتها به کمک برازش داده‏های آزمایشگاهی، روابطی جهت محاسبه میزان بهبود تبخیر و کارایی روش الکتروهیدرودینامیک برای سرعت‏های هوای m/s 00‏/1 تا m/s 75‏/1 ، عدد الکتروهیدرودینامیک و عدد رینولدز الکتروهیدرودینامیک ارائه شده است. روابط ارائه شده برای تمامی فواصل الکترودی و ولتاژهای اعمالی در محدوده ولتاژ شروع کرونا تا ولتاژ شکست صادق می‏باشند.