بررسی آزمایشگاهی تاثیر فاصله قرار داده شده در یک دیواره شار ثابت بر ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد

بسیاری از جریان ها و انتقال سیالات که در اطراف ما و محیط های دور و نزدیک به ما وجود دارند و بر زندگی ما تاثیر گذارند، در اثر نیروی شناوری به وجود می آیند. جریان هایی از این نوع که به انتقال حرارت جابجایی آزاد موسومند، در صنعت کاربرد فراوانی دارند. پدیده انتقال حرارت به عوامل مختلفی همچون نوع جریان و هندسه سطح بستگی دارد، تغییر در هرکدام از این عوامل می تواند در میزان انتقال حرارت به صورت افزایشی یا کاهشی تاثیر گذار باشد. در رابطه با افزایش ضریب انتقال حرارت در جابجایی آزاد، روش های مختلفی برای بهینه کردن ضریب انتقال حرارت انجام گرفته است. یکی از روش های قابل توجه در افزایش ضریب انتقال حرارت، ایجاد وقفه در توسعه لایه مرزی گرمایی و ناپیوستگی در مسیر جریان است. با قرار دادن فواصلی به صورت شکاف در مسیر جریان، تزریق طبیعی سیال محیط به داخل جریان شکل گرفته و پیوستگی مسیر جریان سیال را بر هم می زتد. در این حالت، جریان جابجایی آزاد در کنار دیواره تا ابتدای حفره ایجاد شده و پس از آن مجددا جریان جدیدی شکل می گیرد که به نوعی با جریان بالا دست همراه خواهد شد. در این پروژه در بخش اول، با قرار دادن شکاف های افقی جهت ایجاد وقفه در مسیر جریان، به صورت آزمایشگاهی و عددی به تاثیر وجود این فواصل بر انتقال حرارت از یک صفحه تخت با شار گرمایی ثابت (شار حرارتی از یک سمت صفحه بوده و سمت دیگر عایق بندی شده است) پرداخته شده است. در ابتدا صفحه شار ثابت به دو قسمت تقسیم و تاثیر اندازه فاصله موجود بین دو قسمت بر ضریب انتقال حرارت بررسی شده است. سپس، صفحه به 3 و 4 قسمت تقسیم شده و تاثیر آن بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش دوم، تاثیر تغییر زاویه صفحات مد نظر قرار گرفته و تمامی حالات ذکر شده در بخش اول، در 3 زاویه 10، 20 و 30 درجه مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که استفاده از تقیسم کردن صفحه به بخش های کوچکتر، ضریب انتقال حرارت تا 20 درصد افزایش یافته و دمای های میانگین و ماکزیم سطح در حدود 8 درجه کاهش یافته است. همچنین نتایج نشان می دهند که شیب دادن به صفحات چند تکه کمکی در افزایش ضریب انتقال حرارت نکرده و تا حدود 5 درصد ضریب انتقال حرارت را کاهش داده است.