کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی نسخه تمام متن
4992154 1457118 2017 15 صفحه PDF 38 صفحه WORD دانلود کنید
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Research PaperEvaluation of thermal-hydraulic performance of hydrocarbon refrigerants during flow boiling in a microchannels array heat sink
ترجمه فارسی عنوان
ارزیابی عملکرد گرمایی-هیدرولیکی مبردهای هیدروکربنی در طی جوش جریان در سینک حرارتی آرایه میکروکانال ها
کلمات کلیدی
هیدروکربن ها؛ جوش جریان؛ انتقال حرارت؛ افت فشار؛ میکروکانال ها؛ سینک حرارتی.
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

جدول 1. مشخصات مبردها در دمای اشباع 25 ˚C.

2- روند آزمایشگاهی

2-1- ست آپ آزمایشگاهی

شکل 1. ست آپ آزمایشگاهی.

شکل 2. شماتیک بخش تست.

شکل 3. نمای شماتیک توزیع ترموکوپل ها.

جدول 2. شرایط آزمایشگاهی.

2-2- کاهش داده

2-3- آنالیزهای عدم قطعیت و اعتبارسنجی نتایج آزمایشگاهی

جدول 3. عدم قطعیت پارامترهای اندازه گیری شده و محاسبه شده.

شکل 4. مقایسه ضرائب اصطکاک دارسی آزمایشگاهی و پیش بینی شده برای جریان تک فازی.

شکل 5. مقایسه عدد ناسلت متوسط آزمایشگاهی و پیش بینی شده برای جریان تک فازی.

3- آنالیز نتایج آزمایشگاهی

3-1- رفتار انتقال حرارت

شکل 6. اثر نوع سیال بر منحنی های جوش برای G = 330 kg/m2s و ΔTsub = 5 ˚C. 

شکل 7. اثر خنک کنندگی مایع بر منحنی های جوش برای R290 و G = 330 kg/m2s.

جدول 4. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و روش های پیش بینی برای ΔTONB;sub.

شکل 8. اثر سرعت جرمی بر منحنی های جوش برای R290 و ΔTsub = 5 ˚C. 

شکل 9. اثر سرعت جرمی بر منحنی های جوش برای R1270 و ΔTsub = 5 ˚C.

شکل 10. هسته سازی حباب ها در خروجی میکروکانال ها برای R600a، ΔTsub = 5 ˚C، Tsat = 25 ˚C، q"fp = 63.61 kW/m2، و G = 165 kg/m2s.

شکل 11. اثر سرعت جرمی بر تغییرات ضریب انتقال حرارت متوسط با شار گرمایی برای R290 و ΔTsub = 5 ˚C.

شکل 12. اثر سرعت جرمی بر تغییرات ضریب انتقال حرارت متوسط با شار گرمایی برای R1270 و ΔTsub = 5 ˚C.

شکل 13. اثر نوع سیال بر تغییرات ضریب انتقال حرارت متوسط با شار گرمایی برای ΔTsub = 5 ˚C و G = 494 kg/m2s. 

شکل 14. اثر نوع سیال بر تغییرات ضریب انتقال حرارت متوسط با شار گرمایی برای ΔTsub = 5 ˚C و G = 658 kg/m2s.

3-2- رفتار افت فشار

شکل 15. تغییرات افت فشار کل با شار گرمایی (ردگیری) برای R290 و G = 330 kg/m2s.

شکل 16. تغییرات افت فشار کل با شار گرمایی (ردگیری) برای R1270 و ΔTsub = 5 ˚C.

شکل 17. اثر نوع سیال بر تغییرات افت فشار کل با شار گرمایی (ردگیری) برای G = 330 kg/m2s، Tsat = 25 ˚C و ΔTsub = 5 ˚C.

شکل 18. اثر نوع سیال بر تغییرات افت فشار کل با کیفیت بخار ترمودینامیکی برای G = 494 kg/m2s، Tsat = 25 ˚C و ΔTsub = 5 ˚C.

4- مقایسه داده های آزمایشگاهی و پیش بینی ها بر اساس روش های موجود در منابع

جدول 5. پارامترهای آماری ناشی از مقایسه داده های آزمایشگاهی و پیش بینی ها برای افت فشار دوفازی اصطکاکی.

شکل 19. مقایسه میان نتایج آزمایشگاهی بدست آمده در مطالعه کنونی و پیش بینی های متناظر مطابق با روش لیو و وو [32].

شکل 20. مقایسه میان نتایج آزمایشگاهی بدست آمده در مطالعه کنونی و پیش بینی های متناظر مطابق با روش کانیزاوا و همکاران [1].

5- آنالیز اکسرژی عملکرد مبردها

شکل 21. اثر سیال بر رفتار نرخ تولید آنتروپی با تغییر شار گرمایی (ردگیری) برای G = 330 kg/m2s و ΔTsub = 5 ˚C. 

شکل 22. اثر سیال بر رفتار نرخ تولید آنتروپی با تغییر شار گرمایی (ردگیری) برای G = 658 kg/m2s و ΔTsub = 5 ˚C.

شکل 23. نمایش اثر خنک کنندگی مایع ورودی بر رفتار بهره وری قانون دوم با افزایش شار گرمایی، R290، Tsat = 25 ˚C و G = 330 kg/m2s.

شکل 24. نمایش اثر خنک کنندگی مایع ورودی بر رفتار بهره وری قانون دوم با کاهش شار گرمایی، R290، Tsat = 25 ˚C و G = 330 kg/m2s.

شکل 25. نمایش اثر سرعت جرمی بر رفتار بهره وری قانون دوم با کاهش شار گرمایی، Tsat = 25 ˚C، R1270 و ΔTsub = 10 ˚C. 

شکل 26. نمایش اثر مبرد سیال بر رفتار بهره وری قانون دوم با کاهش شار گرمایی، G = 330 kg/m2s، Tsat = 25 ˚C و ΔTsub = 5 ˚C.

6- نتیجه گیری

 
ترجمه چکیده
مطالعه کنونی به ارزیابی تجربی عملکرد مبردهای هیدروکربنی در طی جوش جریان در یک سینک حرارتی آرایه میکروکانال می پردازد. این سینک حرارتی متشکل از پنجاه کانال با مساخت سطح مقطع 123 × 494 μm2 و طول 15 mm ساخته شده در یک بلوک مسی است. داده های ضریب انتقال حرارت و افت فشار برای مبردهای R600a، R290 و R1270 بدست آمده و سرعت جرمی از 165 تا 823 kg/m2s، شارهای حرارتی تا 400 kW/m2، خنک شوندگی مایع در ورودی بخش تست 5، 10 و 15 ˚C و دمای اشباع 25 ˚C هستند. این داده ها با نتایج آزمایشگاهی بدست آمده در مطالعه قبلی برای R134a و پیش بینی های روش ها از منابع مورد مقایسه قرار می گیرند. بطور کلی، R290 بهترین عملکرد را ارائه نموده، بالاترین ضریب انتقال حرارت متوسط را فراهم کرده و افت فشار تنها کمی بالاتر از R1270 بوده که سیال بیانگر کمترین افت فشار است. آنالیز اکسرژی نیز نشان دهنده این است که مبرد R290 بهترین عملکرد را ارائه می نماید. هر چند، R290 نیازمند بالاترین میزان از فوق گرمایش جهت انجام فرآیند جوش است (ONB). روش های موجود در منابع مورد ارزیابی در این مطالعه داده های تجربی برای افت فشار دوفازی را بطور ضعیفی پیش بینی می کنند. از سوی دیگر، روش کانیزاوا و همکارانش (2016) در پیش بینی نتایج انتقال حرارت نسبتأ دقیق می باشد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
چکیده انگلیسی


- Evaluation of refrigerants R600a, R290 and R1270 during flow boiling in a microchannels array.
- Comparison of data for hydrocarbons with previous data for R134a.
- Parametric analysis of heat transfer coefficient, pressure drop, ONB and exergy behaviors.
- Comparison of the experimental data and prediction methods from literature.
- In general, refrigerant R290 presents the best performance.

The present study concerns an experimental evaluation of the performance of hydrocarbon refrigerants during flow boiling in a microchannels array heat sink. The heat sink is composed of fifty channels with cross sectional areas of 123 × 494 μm2 and length of 15 mm manufactured in a copper block. Heat transfer coefficient and pressure drop data were obtained for refrigerants R600a, R290 and R1270, mass velocities from 165 to 823 kg/m2 s, heat fluxes up to 400 kW/m2, liquid subcooling at the inlet of the test section of 5, 10 and 15 °C and saturation temperature of 25 °C. The data were compared with experimental results obtained in a previous study for R134a and predictions by methods from literature. In general, R290 presented the best performance, providing the highest average heat transfer coefficient and a pressure drop only slightly higher than R1270 that was the fluid presenting the lowest pressure drop. An exergy analysis also revealed the refrigerant R290 as the one presenting the best performance. However, R290 needed the highest excess of superheating to trigger the boiling process (ONB). The methods from literature evaluated in the present study poorly predicted the experimental data for two-phase pressure drop. On the other hand, the method of Kanizawa et al. (2016) was quite accurate in predicting the heat transfer results.

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Thermal Engineering - Volume 111, 25 January 2017, Pages 703-717
نویسندگان
, , ,