An experimental investigation on forced convection heat transfer of single-phase flow in a channel with different arrangements of porous media

امروزه انتقال حرارت در منطقه متخلخل نقش مهمی در بسیاری از کاربردهای صنعتی و مدرن دارد. به همین دلیل، مسائل مربوط به رسانه متخلخل در طراحی و تجزیه و تحلیل مبدلهای حرارتی مهم است. در این مطالعه، یک جریان فاز تک فاز در کانال دارای مقطع دایره ای با ترتیبات مختلف رسانه متخلخل آزمایش شده است. تغییرات پارامترهای هیدرودینامیکی، بهبود انتقال حرارت توسط رسانه متخلخل در کانال و همچنین کاهش فشار ناشی از رسانه متخلخل در نظر گرفته شده است. نتایج این آزمایش ها نشان می دهد که حضور رسانه های متخلخل باعث می شود که شار حرارتی اعمال شده به دیواره های کانال به دلیل ایجاد فضای یکنواخت و هدایت بالای رسانه متخلخل به مایع انتقال یابد. همچنین میانگین دمای مایع افزایش می یابد و این باعث می شود که تفاوت دما بین دیواره کانال و دمای متوسط ​​سیال کاهش یابد. از آنجا که ضریب انتقال حرارت رابطه معکوس با تفاوت دما بین دیواره های کانال و دمای متوسط ​​سیال دارد، ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد. برای بررسی انتقال حرارت با افت فشار به طور همزمان، نسبت عملکرد انتقال حرارت و نسبت تقویت انتقال حرارت تعریف می شود. نتایج این مطالعه نشان می دهد که کانال کاملا پر از رسانه های متخلخل دارای بهترین انتقال حرارت است (در هر دو جریان لمینار و آشفته). در جریان آشفته، کانال با مناطق متخلخل شکل حلقوی (منطقه متخلخل در مجاورت دیوار قرار دارد) دارای بهترین عملکرد حرارتی است که بدین معنی است که مقدار زیادی از انتقال حرارت با افت فشار کم است.