Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany,AliAkbar AlemRajabi
محسن نصراصفهانی (استاد مشاور) علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Sahebi Behnemiri
مهدی صاحبی بهنمیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Experimental investigation of EHD enhanced natural convection from a uniformly heated plate in different inclinations
In this thesis the effect of EHD on natural convection heat transfer enhancement from an inclined uniformly heated plateis investigated experimentally.The electric fieldis applied on the metallic heated plate by a wire electrode. In such condition mentioned above, applying an electric field induces a secondary motion in air,names “Corona Wind” and this wind is responsible of increasing heat transfer coefficient.The effect of eight parameters on the phenomena was investigated. The angle of inclined heated plate, the amount of heat flux , the diameter of the wire electrode, the distance between the wire and the plate, the configuration ofthe wire electrode, the amount of applied electric field and the electric current which induced after applying the electric field, are the eight parameters.First the result of the experiments is compared with the natural convection formulas results for heated plate. After ensuring ofthe measurements the amount of enhancing heat transfer coefficient which is introduced by E r -the ratio of heat transfer coefficient after applying electric field to one before it- is investigated. Results show that increasing applied voltage and electric current will increase heat transfer coefficient but little by little the slope of the increment decreases. Also, increasing the distance of the wire electrode from the plate – in constant applied voltage or current – will decrease heat transfer but this reduction is much lower for the case that we have constant current. It can be found from the results that the double path configuration for the wire electrode will uniform the effect of electric field on the plate and consumes lower amount of energy for the case that we have equal E r . Results show that for a given distance and configuration of the wire electrode, the amount of heat transfer coefficient of each point of the plate is independent of the diameter of the wire electrode, and is only a function of the electric current, Although, the bigger diameter of the wire consumes more electric power in the case that we have constant electric current. It can be seen that increasing the angle of the plate with respect to the horizon , will increase E r , and this increment is much higher for the angles that approaches to 180?.Finally, one can say EHD is an effective method in enhancing heat transfer such that the amount of E r in the case that the distance of wire electrode to the plate was 5 centimeters and the applied voltage was 17.5 kV and the angle of the plate was 180?, was 4.5 and it is completely possible to increase this amount by increasing applied voltage and decreasing the distance of the wire electrode to the plate. Key Words Electrohydrodynamic, heat enhancement, heated plate, inclined plate.
الکتروهیدرودینامیک شاخه‌ای میان رشته‌ای از علم است که به بررسی اثر اعمال میدان الکتریکی بر سیال می‌پردازد. در این پایان نامه این اثر بر افزایش انتقال گرمای جابه‌جایی طبیعی از روی صفحات تخت مورب که تحت شار ثابت گرما و در هوا واقع شده‌اند به صورت تجربی بررسی شده است. اعمال میدان الکتریکی بر صفحه‌ی فلزی تختِ تحت شار ثابت گرمایی از طریق یک الکترود سیمی انجام پذیرفته‌ است. در شرایط یاد شده اعمال میدان سبب به وجود آمدن حرکت ثانویه‌ای در هوا می‌شود که به باد کرونا مشهور بوده و مسئول افزایش ضریب انتقال گرما می‌باشد. در این تحقیق اثر هشت پارامتر موثر بررسی شده است. زاویه قرارگیری صفحه گرم، شار گرمایی اعمال شده به صفحه، قطر الکترود سیمی، فاصله الکترود سیمی از صفحه گرم، آرایش قرارگیری الکترود سیمی، میزان میدان الکتریکی اعمالی و مقدار جریان الکتریکی حاصل از اعمال میدان این هشت پارامتر را تشکیل می‌دهند. در ابتدا نتایج حاصل از اندازه‌گیری‌ها با فورمول‌های تجربی موجود برای جابه‌جایی طبیعی مقایسه شده و پس از اطمینان از درستی اندازه‌گیری‌ها میزان افزایش ضریب انتقال گرما با معرفی پارامتر E r که نشان‌ دهنده نسبت ضریب انتقال گرما بعد از اعمال میدان به همان ضریب قبل از اعمال میدان است، تحت شرایط مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش ولتاژ و جریان اعمالی (در کلیه فاصله ها و آرایش ها) بر ضریب انتقال گرما افزوده شده اما رفته رفته از شیب روندِ افزایشی آن کاسته می شود. همچنین افزایش شار گرما موجب افزایش ضریب انتقال گرمای الکتروهیدرودینامیک می شود اما مقدار E r را کم می کند. نیز مشاهده می‌شود که افزایش فاصله الکترودی در ولتاژ و جریان اعمالی ثابت موجب کاهش انتقال گرما می شود؛ اما این کاهش برای وقتی که جریان کرونا ثابت است بسیار کمتر و در مواردی قابل اغماض است . در مورد آرایش الکترود سیمی دیده می‌شود که آرایش رفت و برگشتی موجب یکنواختی اثرمیدان الکتریکی بر کل صفحه شده ، در مقداری مساوی از E r توان کمتری مصرف کرده و از لحاظ مصرف انرژی به صرفه است. نتایج حاصله در مورد قطر الکترود سیمی نشان می‌دهد که برای یک فاصله و آرایش الکترود مشخص، مقدار ضریب انتقال حرارت هر کدام از نقاط صفحه به جریان الکتریکی اعمالی مساله بستگی داشته و مستقل از قطر الکترود است. هر چند هر چه قطر الکترود بیشتر باشد دست یابی به جریان الکتریکی‌ای خاص، اعمال مقدار بیشتری از ولتاژ و در نتیجه توان الکتریکی را طلب می کند. همچنین دیده می‌شود که با افزایش زاویه صفحه، مقدار E r افزایش می یابد و این افزایش برای زوایای نزدیک به 180 درجه بیشتر است. در مجموع باید گفت که اثر الکتروهیدرودینامیک در افزایش انتقال گرما بسیار موثر است به طوری که مثلا میزان E r در فاصله الکترودی 5 سانتی متری و با اعمال میدان 5/17 کیلو ولتی در زاویه 180، به حدود 5/4 بالغ می شود که این مقدار را می‌توان با افزایش ولتاژ اعمالی یا کاهش فاصله الکترود‌ها باز هم افزایش داد به طوری که مثلا برای زاویه 90 درجه و فاصله الکترودی 5 سانتی متری افزایش ولتاژ اعمالی از 5/17 به 5/31 کیلو ولت باعث 7/1 برابر شدن مقدار E r می‌شود.کلمات کلیدی: الکتروهیدرودینامیک، افزایش انتقال حرارت، صفحه حرارت داده شده، صفحه مورب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی