Skip to main content
SUPERVISOR
Arjomand Mehrabani zeinabad,AliAkbar AlemRajabi
ارجمند مهربانی زین آباد (استاد مشاور) علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Mojtaba Mirhosseini
سیدمجتبی میرحسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Experimental Investigation of Electrohydrodynamic Effect on Convective Heat Transfer Enhancement in a Pipe by Using Helical Electrode
A corona is a visible luminous emission that occurs in the vicinity of sharp edges where the electric field is intense. This phenomenon is associated with gas ionization and acceleration of ions in strong electric fields, dragging the gas particles and generating a secondary flow, known as corona wind. Corona wind may be employed as an active enhancement technique for heat transfer. The effect of corona wind is entitled electrohydrodynamic (EHD) that may significantly improve convective heat transfer coefficient in the developing and developed regions of a tube. An experimental research was conducted to investigate the level of heat transfer enhancement in the developing region of a circular tube by helical electrode. This wire electrode, charged with a high negative voltage, was coiled around a non-conductive circular cylinder. The wire was contacted to a high voltage supply. The study focused on the laminar to lower range of turbulent flows with Reynolds number and voltage ranging from 1500 to 10,000 and 0 to 17.1 kV, respectively. Also three different constant heat fluxes were applied to the outer surface of the tube. Maximum enhancement occurred between Re=2500 and 4000. Energy consumption of this enhancement technique is very low . Also in this study, the effect of electrode geometry, such as diameter and pitch of the coiled wire electrode were investigated and the optimum values of mentioned parameters were specified. The results can be summarized as follow: By increasing the applied voltage and current, convective heat transfer is increased. By increasing the applied heat flux, the convective heat transfer is increased with or without applying EHD. EHD is more effective at lower heat fluxes. Also EHD is more effective at lower Reynolds numbers. The higher the diameter of the coiled wire electrode, the higher the inception voltage is. Also, at a constant applied voltage it is observed that the smaller electrode diameter leads to larger enhancement. At a constant applied voltage, Power consumption by EHD is inversely proportional to the electrode diameter. In general, an increase in the gamut of the coiled wire electrode, leads to a decrease in the average convective heat transfer. K eyWords : Corona wind; EHD; Heat transfer; Enhancement; Tube; Helical electrode; Geometry.
الکتروهیدرودینامیک شاخه‌ای میان رشته‌ای از علم است که به بررسی اثر اعمال میدان الکتریکی بر سیال می‌پردازد. در این پایان نامه اثر الکتروهیدرودینامیک بر افزایش انتقال گرمای جابه‌جایی اجباری درون یک لوله تحت شار ثابت گرما به صورت تجربی بررسی شد. اعمال میدان الکتریکی در درون لوله فلزی از طریق یک الکترود سیمی پیچیده شده روی یک استوانه چوبی هم محور با لوله، انجام پذیرفت. در شرایط یاد شده، اعمال میدان سبب ایجاد حرکت ثانویه‌ای در هوا می‌شود که به باد کرونا مشهور بوده و عامل افزایش ضریب انتقال گرما می‌باشد. در این پژوهش اثر پنج پارامتر دبی هوای ورودی به لوله، شار گرمایی اعمال شده به سطح خارجی لوله، قطر الکترود سیمی، طول گام مارپیچ الکترود سیمی و میزان میدان الکتریکی اعمالی بررسی شد. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده عبارتند از: - با افزایش ولتاژ اعمالی و جریان کرونا ( با ثابت بودن سایر پارامتر ها) ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد. - با افزایش شار گرمای اعمالی و با ثابت بودن بقیه پارامتر‌ها ضریب انتقال حرارت چه در حضور میدان الکتریکی چه در غیاب آن، افزایش می‌یابد اما نسبت این دو ضریب که آن را E r نامیدیم با افزایش شار گرما کاهش می‌یابد. - افزایش قطر الکترود باعث افزایش ولتاژ شروع کرونا می‌گردد. بیشترین افزایش انتقال گرما تحت شرایط ولتاژ اعمال شده یکسان برای الکترود با قطر کمتر مشاهده شد. همچنین برای داشتن جریان کرونایی مشخص، ولتاژ بیشتری باید اعمال گردد. در نتیجه استفاده از الکترود با قطر کمتر موجب صرفه‌جویی در مصرف انرژی می گردد. همچنین به دلیل گسترده‌تر بودن محدوده جریان کرونا از شروع تا شکست برای الکترود با قطر کمتر، استفاده از این نوع الکترود قدرت بیشتر و محدوده وسیع‌تری برای کنترل دمای لوله ایجاد می‌کند. - به طور کلی می توان گفت افزایش در گام الکترود باعث کاهش در انتقال حرارت جابجایی گردید. - نتایج به دست آمده از نمودارها حاکی از افزایش انتقال گرما در صورت نزدیکی بیشتر به اعداد رینولدز در محدوده عدد رینولدز حالت گذار است. به این معنی که در عدد رینولدزهای 2500-4000 بهترین نسبت ضریب انتقال حرارت تجربه شد و با کاهش یا افزایش عدد رینولدز و به طور کلی دور شدن از مقادیر ذکر شده، از این نسبت با نرخ های متفاوت کاسته می شود. کلمات کلیدی: الکتروهیدرودینامیک، جابجایی اجباری، الکترود مارپیچی، باد کرونا، انتقال حرارت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی

100%