عنوان پایان‌نامه
مطالعه انتقال حرارت در جریان سیال داخل فوم های فلزی بکار رفته در یک مبدل حرارتی فشرده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2050;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51315
- تاریخ دفاع
- ۱۳ دی ۱۳۹۰
- دانشجو
- هادی نیکنامی اصفهانی
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند
- چکیده
- فوم های فلزی به عنوان مواد جدید توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. مزیت آنها چگالی کم به همراه سطح مقطع زیاد در سازه هایی با حجم محدود می باشد. به دلیل قیمت بالای آن، تا مدتی قبل از آنها تنها در صنایع فضایی، کشتی سازی و دفاعی استفاده می شد. اما اخیرا با گسترش تکنولوژی، هزینه تولید این مواد کاهش پیدا کرده و استفاده از آنها گسترده تر شده است. در این پایان نامه، تاثیر استفاده از فوم های فلزی در مبدل های حرارتی فشرده مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا معادلات اساسی شامل پیوستگی، مومنتم و انرژی در محیط فوم های فلزی که ساختاری متخلخل دارند استخراج شده و سپس با حل عددی این معادلات، پروفیل های سرعت و دما محاسبه شده اند. در نهایت با کمک نتایج عددی بدست آمده، معادلات ساده شده و بصورت تحلیلی حل شده اند. مزیت روابط تحلیلی بدست آمده در سادگی و دقت بالای آن می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که استفاده صحیح از فوم های فلزی می تواند میزان انتقال حرارت را بشکل چشمگیری افزایش دهد. البته مولفه های سرعت و جنس سیال تاثیر بسیار زیادی بر کارایی آنها نسبت به سایر سطوح گسترده مانند فین ها می گذارد.
- Abstract
- As a new material, metal-foams are attracting increasing attention for a variety of applications. The advantages of metal-foams lie on their low-density and large surface area in a limited volume. Due to high manufacturing costs metal-foams have, until recently, mainly been used in the aerospace, ship-building and defense industries. More recently, the development of the metal sintering method for foam manufacture has led to decreasing manufacturing costs and an increasing range of applications. In this study, the effect of using metal-foam in a compact heat exchanger has been investigated. We have four main equations, including mass, momentum and energy conservation equations for both fluid and solid phases. Initially with the help of numerical methods, energy and momentum equations have been solved based on properties of metal foam. According to the numerical results and due to the complexity of the energy equations in porous media, it has been tried to simplify these equations by inspecting the effects of different parameters on the rate of heat transfer and then neglecting those ones with lesser impacts. Finally comprehensive relations for temperature distribution and heat transfer coefficient have been obtained. The advantage of using these relations is in its high accuracy while reducing the computational costs. The results show that using metal foams can enhance heat transfer performance significantly if we use them properly. Also the type and the speed of the fluid have a significant effect on the performance of metal-foam heat exchanger in compare with other surface extensions like fins.
