عنوان پایان‌نامه
بررسی تأثیر میدان الکتریکی بر الگوی جریان دوفاز گاز- مایع
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3306;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76177;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3306;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76177
- تاریخ دفاع
- ۰۶ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مهلا قره حسنلو
- استاد راهنما
- محمدعلی اخوان بهابادی, پدرام حنفی زاده
- چکیده
- در این پژوهش به بررسی الگوی جریان مبرد دوفازی R134a تحت تاثیر میدان الکتریکی متناوب با عکس برداری از طریق دوربین دیجیتال، به روش تجربی، پرداخته شده است. همانطور که اشاره شد، در این پژوهش روش استفاده شده روش آزمایشگاهی است. از یک سیکل تبرید با کلیه تجهیزات آزمایشگاهی و اندازه گیری استفاده شده است. مبرد ذکر شده پس از پمپ شدن وارد هیترها شده تا به کیفیت مطلوب برسد. مبرد دوفازی ایجاد شده، به دلیل عبور از هیترها، وارد قسمت شیشه ای (همان هندسه اصلی) می گردد. هندسه ی قسمت مورد آزمایش، یک لوله ی افقی شیشه ای به طول 25 سانتی متر با قطر داخلی و خارجی به ترتیب 10 و 15 میلی متر می باشد. جهت اعمال میدان از چیدمان های گوناگونی از الکترودها، استفاده شده است. چیدمان اصلی که غالب آزمایشات برروی آن صورت گرفته، به شکل دو الکترود سیمی به قطر 1 میلی متر واقع در سطح خارجی بالا و پایین لوله و همراستا با آن می باشد. شرایطی که طی آن آزمایش صورت گرفته است: ولتاژ بین 4.56 و 9.8 کیلوولت، کیفیت 5 تا 80 درصد، دبی جریان 50 تا 550 کیلوگرم بر مترمربع- ثانیه و شار حرارتی بین 650 و 1250 وات. مکانیزم های تولید الگوی جریان جدید بعد از اعمال میدان، به 4 دسته ی کلی 1. همرفت بالک هر سیال 2. کشش مایع و ناپایداری سطح 3. تشکیل حباب 4. پخش مایع، طبقه بندی و نحوه ی پیدایش و شکل آن ها توصیف شدند. مشاهده شد که، با افزایش ولتاژ، نیروی حجمی الکتریکی افزایش یافته و درنتیجه، اغتشاشات، افزایش می یابد. همچنین، با افزایش کیفیت، تاثیر میدان بر الگوی جریان (افزایش اغتشاشات) بسته به نزدیکی محل قرار گرفتن سطح مشترک فاز مایع و گاز به هریک از الکترودها، می تواند افزایش و یا کاهش یابد. با افزایش کیفیت در نیمه ی پایینی لوله، اغتشاشات افزایش(نزدیک شدن به الکترود پایین) درحالی که، در نیمه ی بالایی، کاهش(دور شدن از الکترود بالا) می یابد. درنهایت آخرین بررسی صورت گرفته برروی هندسه ی اصلی، اعمال تاثیر تک تک پارامترهای ذکرشده نظیر ولتاژ و کیفیت، در نقشه ی الگوی جریان استینر پیراسته و ارائه ی تغییرات پیشنهادی پس از اعمال میدان، می باشد. علاوه بر چیدمان اصلی الکترودها، از 5 نوع دیگر از چیدمان ها به شکل ظاهری ? و ? برروی سطح خارجی لوله (قرارگرفتن الکترودها در رئوس مثلث) با امکان متصل نمودن 2 عدد از این الکترودها به هم در نقش یک الکترود در چهار مدل مختلف و همچنین در نوع دیگری از چیدمان به شکل، قرارگرفتن یک الکترود نواری به عرض 1.7 سانتی متر در بالای لوله و یک الکترود سیمی در پایین، استفاده شد. این چیدمان ها الگوهای جریان متعدد و متنوعی ایجاد کردند که، علت تفاوت ایجاد شده براساس میدان الکتریکی حاکم بر آن ها، توجیه شد. درمیان الگوهای جریان به دست آمده از چیدمان های گوناگون، ? با وصل نمودن دو الکترود پایینی بهم، سهم بیشتری در اغتشاش داشت. همچنین این نتیجه حاصل شد که، علت عدم استفاده از مبرد R600a تاکنون، تفاوت کم نفوذپذیری الکتریکی فاز مایع و گاز این مبرد (به دلیل نقش موثر گرادیان آن در نیروی حجمی الکتریکی) می باشد که، این عدم تاثیر ناشی از میدان، در الگوهای جریان به دست آمده، به وضوح مشاهده گردید. واژه‌های کلیدی: الکتروهیدرودینامیک، الگوی جریان دوفازی، مبرد R134a، میدان الکتریکی متناوب ولتاژ بالا، دوربین دیجیتال
- Abstract
- In this project, the effects of alternating electric field on R134a two-phase flow pattern, using high speed camera, has been investigated experimentally. The geometry of test section is a horizontal side glass tube with 25cm length, 10mm internal diameter and 15mm external diameter. In order to apply electric field, various electrode arrangements has been used. The main arrangement that most of experiments has been performed on it, is two wire electrodes with 1mm diameter located on the exterior top and bottom of the tube. The conditions that the experiments has been performed are: voltage between 4.56 and 9.8 KV, quality between 5 and 80 percent, mass flux 50 and 550 and heat flux between 650 and 1250 Watt. The EHD redistribution flow pattern mechanisms can be categorized into 4 groups: 1. Bulk convection of each phase 2. Liquid extraction and interface instability 3. Bubble formation 4. Liquid spreading. As can be seen in the figures, by increasing the voltage, electrical body force has been increased so, the turbulence in flow increased. Also, by increasing the quality, the effect of electric field on the flow pattern, depending on the location of interface between liquid and gas phase, can be increased or decreased. If the interface located in the lower of the half tube, turbulence increased else, decreased. Finally, the influence of individual parameters like voltage and quality, stated in the modified flow pattern Steiner map and then, the proposed changes according to electric field, has been presented. In these experiments, as well as different arrangements of electrodes in the form of ? and ? on the outer surface of the tube, putting them in vertices of a triangle, with the possibility of connecting two of them as a one. Also, a different kind of arrangement in the form of, placement of a strip electrode with a width of 1.7cm at the top and a wire electrode at the bottom, several flow patterns were created. These arrangements were different because of different electric field applying on them. Among these arrangements, according to the flow patterns that have been observed, ? with connecting the lower electrode, had the most influence. At the end, the influence of electric field on R600a two- phase flow has been studied. The result was that because of low permittivity difference between liquid and gas phase (due to effective role of the permittivity gradient in the body force), this refrigerant has not been used till now. This result can be seen in figures. Keywords: Electrohydrodynamics (EHD), two- phase flow pattern, R134a, alternating electric field, high speed camera.
