Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Sedaghat,AliAkbar AlemRajabi
احمد صداقت (استاد مشاور) علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mojtaba Panahi
مجتبی پناهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Experimental study of electrode’s shape and geometry effects on the rate of water evaporation by means of EHD
In this study, enhancement of water evaporation using electric field has been experimentally evaluated. The study was focused on the effect of corona wind velocity, electrode spacing and air flow velocity on the level of evaporation enhancement. Two sets of experiments, i.e. with and without electric field, have been conducted. Date obtained from the first experiment was used as reference for evaluation of evaporation enhancement at the presence of electric field. The experiments were carried out in the wind tunnel with axial air flow velocities of 0.25, 1.00 and 1.75 m/s and direct electric field with positive polarity implemented by needle electrode at electrode spacing of 2, 3 and 4 cm. Effect of number of electrodes, electrode diameter (1 and 3 mm), electrode tip angle (15, 45, 60 degree and semicircle), as well as electrodes configuration has been investigated. In all experiments electric filed intensity varied from corona threshold voltage to break-down voltage at 0.01 mA current increments. According to the results obtained the level of evaporation increases with increasing voltage and axial air flow velocity. It can be said that using four electrodes with rectangular configuration is more effective on water evaporation rate than one electrode at break-down voltage. In this case the break-down voltage remains almost constant, although the electric current increases as the number of electrodes are increased. At a fixed applied current to a single electrode, increasing electrode spacing from 2cm to 4 cm results in 2.77 times increase in water evaporation rate. The maximum and minimum enhancement in the evaporation rate of water occurred in the arrangements in that four and one electrodes are implemented, respectively. The maximum evaporation enhancement was 8.4377 for axial air flow velocity of 1.75 m/s and the minimum was 4.2768 for axial air flow velocity of 0.25 m/s. Electrohydrodynamic method enables us to increase the evaporation rate without producing extra heat generation. For example, in the arrangement with one symmetrical electrode, the evaporation enhancement for the system in which EHD implemented was 3.1093 times in comparison to that of the system without Electrohydrodynamic. As the input voltage increases, the effectiveness decreases. As the number of the used electrodes increases, the effectiveness was increased by 44.932%. . Finally, by means of experimental data dissolution, a correlation equation is presented for evaporation enhancement and EHD performance for air velocities greater than 1.00 m/s, EHD number, EHD Reynold numberequivalences. Keywords: Electrohydrodynamic (EHD), Corona wind. High electric field, Evaporation enhancement.
در تحقیق حاضر بهبود تبخیر آب با استفاده از میدان الکتریکی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در داخل تونل باد و در حضور جریان هوای محوری با سرعت های 25 / 0 ، 00 / 1 و 75m\s / 1 انجام گرفتند و میدان الکتریکی مستقیم با پلاریته مثبت توسط الکترودهای سوزنی و صفحه ای با فواصل مختلف 2 ، 3 و 4cm اعمال گردید. همچنین به منظور بررسی بیشتر از دو ، سه و چهار الکترود سوزنی در آرایش های الکترودی مختلف طولی ، عرضی ، مثلثی و مستطیلی استفاده شده و در ضمن به منظور بررسی تاثیر قطر الکترود سوزنی از الکترودهایی با قطرهای 1 و 3mmبا زاویه نوک الکترود سوزنی 15، 45، 60 درجه و نیم دایره استفاده شده است. در تمامی آزمایش ها شدت میدان الکتریکی از ولتاژ شروع کرونا با افزایش جریان01mA / 0 تا ولتاژ شکست افزایش یافت. اعمال میدان الکتریکی با تشکیل پلاسما حول الکترود سوزنی موجب حرکت توده هوا و تولید باد یونی می گردد. برخورد باد به سطح آب و ایجاد اغتشاش در لایه اشباع روی سطح، افزایش آهنگ تبخیر را به همراه دارد. جهت سنجش میزان بهبود تبخیر با اعمال میدان الکتریکی، در ابتدای هر آزمایش، آزمایشی به عنوان آزمایش مرجع تنها در حضور جریان هوای محوری و بدون اعمال میدان الکتریکی انجام گردید. طبق نتایج به دست آمده با افزایش سرعت جریان هوای محوری از 25 / 0 به 75m\s / 1 ، در آرایش تک الکترود سوزنی در فاصله الکترودی ثابت-2cmهیجده ممیز هشتصد و هشتاد و شش درصد میزان تبخیر را افزایش می دهد. به طوری که در محدوده سرعت ها و فواصل الکترودی مورد آزمایش الکترودی ، بیشترین و کمترین میزان بهبود به ترتیب در چیدمان چهار الکترودی با آرایش مستطیلی برای سرعت هوای1 /75برابر 4371 / 8 و در چیدمان تک الکترودی با آرایش نامتقارن محوری برای سرعت هوای 25 / برابر 2768 / 4 به دست آمدند. روش الکتروهیدرودینامیک با مصرف انرژی بسیار کم، بدون تولید حرارت قادر به افزایش قابل توجه نرخ تبخیر می باشد. به عنوان نمونه در چیدمان تک الکترودی با آرایش متقارن محوری در سرعت هوایm/s 00 / 1 و فاصله الکترودی cm 2 تنها با مصرف توان الکتریکی W053 / 0 بهبودی معادل 1093 / 3 برابر حاصل می شود. در این تحقیق میزان کارایی روش الکتروهیدرودینامیک نیز مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش ولتاژ اعمالی از ولتاژ شروع کرونا تا ولتاژ شکست، در فاصله الکترودی cm 2 و در سرعت هوای m/s 25 / 0 در آرایش تک الکترودی 502 / 37 درصد از میزان کارایی کاسته می شود و با افزایش تعداد الکترودهای سوزنی از یک به دو الکترود سوزنی در فاصله الکترودی ثابت cm2 و در سرعت هوای m/s 25 / 0، میزان کارایی 932 / 44 درصد افزایش می یابد. در انتها به کمک برازش داده های آزمایشگاهی، روابطی جهت محاسبه میزان بهبود تبخیر و کارایی روش الکتروهیدرودینامیک برای سرعت های هوای m/s 00 / 1 تا m/s 75 / 1 ، عدد الکتروهیدرودینامیک و عدد رینولدز الکتروهیدرودینامیک ارائه شده است. روابط ارائه شده برای تمامی فواصل الکترودی و ولتاژهای اعمالی در محدوده ولتاژ شروع کرونا تا ولتاژ شکست صادق می باشند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی