دانلود پروژه مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت

جدایش جریان

محدوده مقادیر لزجت در سیالات مختلف بسیار وسیع است. مثلاً لزجت هوا در فشارها و درجه حرارت­های معمول، نسبتاً کوچک است. این مقدار کوچک لزجت در بعضی شرایط، نقش مهمی در توصیف رفتار جریان ایفا می­کند. یکی از اثرات مهم لزجت سیالات در تشکیل لایه­ مرزی[1] است.

جریان سیالی که بر روی یک سطح صاف و ثابت حرکت می­کند را در نظر بگیرید. به تجربه ثابت شده است که سیال در تماس با سطح به آن می­­چسبد (شرط عدم لغزش[2]). این پدیده باعث می­شود که حرکت سیال در یک لایه نزدیک به سطح کند شود و ناحیه­ای به ­نام لایه ­­­مرزی بوجود می­آید. در داخل لایه مرزی سرعت سیال از مقدار صفر در سطح به مقدار کامل خود افزایش    می­یابد، که معادل سرعت جریان در خارج از این لایه است. بعبارت دیگر، در لایه ­مرزی سرعت افقی در امتداد عمود بر سطح تغییر می­کند، که این تغییرات در نزدیکی سطح بسیار شدید است. یک نمونه از توزیع سرعت در لایه مرزی تشکیل شده بر روی سطح یک جسم در شکل 1-1 نشان داده شده است.

شکل 1-1  نمایش توزیع سرعت در لایه ­مرزی تشکیل شده بر روی سطح یک جسم

 

لایه ­مرزی نزدیک یک صفحه تخت در جریان موازی با زاویه صفر نسبت به امتداد جسم،  بعلت اینکه فشار استاتیکی در کل میدان جریان ثابت باقی می­ماند، نسبتاً ساده است. از آنجا که خارج از لایه­ مرزی سرعت ثابت باقی می­ماند و همچنین به خاطر اینکه در جریان بدون اصطکاک معادله برنولی معتبر است، فشار نیز ثابت باقی خواهد ماند. بنابراین فشار در امتداد لایه ­مرزی هم اندازه با فشار در خارج از لایه ­مرزی، ولی در فواصل مشابه است. بعلاوه در فاصله x مشخص از ابتدای صفحه، فرض می­شود که فشار در امتداد ضخامت لایه ­مرزی ثابت باقی می­ماند. این اتفاق بطور مشابه برای هر جسمی با شکل دلخواه، زمانی که فشار خارج لایه ­مرزی در امتداد طول جسم تغییر کند نیز رخ می­دهد. بعبارتی می­توان گفت فشار خارجی بر لایه­ مرزی اثر می­گذارد. بنابراین برای حالتی که جریان عبوری از یک صفحه تخت داریم، فشار در سرتاسر لایه ­مرزی ثابت باقی    می­ماند.

دو اثر بسیار مهم در جریان سیال، اثرات اینرسی و لزجت است. رابطه بین این دو اثر با یکدیگر مشخص کننده نوع جریان است. این رابطه بصورت پارامتر بدون بعد Re یا عدد رینولدز که برابر با اندازه نسبت نیروهای اینرسی به لزجتی است، تعریف می­شود. نسبت نیروی اینرسی به نیروی لزجت برای یک المان سیال با بعد سطح، به وسیله رابطه زیر که همان عدد رینولدز است تعریف می­شود:

     (1-1)                                                                     

بنابراین وقتی عدد رینولدز بزرگ است، اثرات اینرسی حاکم می­شود و زمانی که کوچک است، اثرات لزجت قوی­تر است. شایان ذکر است که مفهوم عدد رینولدز در رابطه با مرزها که بر جریان اثر می­گذارد، یک کمیت موضعی است، بعبارتی انتخاب­­های مختلف طول مشخصه L در محاسبه عدد رینولدز، منجر به مقادیر مختلفی برای این پارامتر خواهد شد. بنابراین جریان بر روی یک جسم ممکن است که محدوده وسیعی از اعداد رینولدز را شامل شود که بستگی به محلی دارد که مطالعه بر روی آن انجام می­شود. بنابراین در بحث جریانی که از روی یک جسم عبور می­کند، معمولاً  طول مشخصه L بگونه­ای انتخاب می­شود که نمایانگر یک بعد کلی از جسم باشد.

اگر حرکت ذرات سیال موجود در لایه مرزی به اندازه کافی به وسیله نیروهای اصطکاکی کاهش یابد، جدایش[3] جریان بوجود می­آید. بعبارتی دیگر می­توان گفت، جدایش جریان بدلیل کاهش زیاد اندازه حرکت یا مومنتوم جریان نزدیک دیوار اتفاق می­افتد. می­توان با یک بحث هندسی در خصوص مشتق دوم سرعت u روی دیوار،  پدیده جدایی جریان را تجزیه و تحلیل کرد.[1]

معادله بقای مومنتوم در لایه ­مرزی در امتداد محور x بصورت زیر است:

     (1-2)                                                                 با توجه به شرط­ مرزی عدم لغزش سیال روی صفحه تخت در، خواهیم داشت،،  شرط ­مرزی در جریان­های آرام و متلاطم را می­توان چنین نوشت:

     (1-3)                                                                                        

بطور کلی هر المان سیال تحت تأثیر دو عامل قرار می­گیرد، یکی نیروی لزجت که همیشه با حرکت سیال مخالفت می­کند و سرعت المان سیال را کاهش می­دهد، دیگری نیروی فشاری که بسته به اینکه گرادیان فشار، ، مثبت یا منفی باشد با حرکت المان سیال مخالفت یا به پیشروی آن کمک می­کند.

برای گرادیان فشار صفر، ، مشتق دوم سرعت با توجه به رابطه (1-3) در دیوار صفر است، سپس با توجه به اینکه مشتق اول در دیوار حداکثر است و با افزایش y کاهش می­یابد، مشتق دوم برای y مثبت باید منفی باشد، زیرا منفی بودن مشتق دوم سرعت به معنی کاهش  و در نتیجه نزدیک شدن u به U است. شکل 1-2-الف این شرایط را نشان می­دهد.

اگر گرادیان فشار منفی باشد، ، به این گرادیان فشار، گرادیان مطلوب فشار گفته می­شود. منفی بودن گرادیان فشار منجر به مثبت شدن ، یعنی افزایش سرعت جریان آزاد در طول جریان می­شود. شیب توزیع سرعت نزدیک دیواره بزرگ است و در امتداد y کاهش می­یابد و مشتق دوم در نزدیک دیواره و در لایه ­مرزی منفی است. برای  نتیجه می­شود که ، اندازه حرکت نزدیک دیوار نسبت به مومنتوم در حالت ، بزرگتر است، همانطور که در شکل 1-2- ب نشان داده شده است.

(فرمول ها به دلیل کپی نشدن دیده نمیشوند اما در فایل اصلی مشکلی ندارند)

اکنون فرض کنید گرادیان فشار مثبت باشد، ، به این گرادیان فشار، گرادیان نامطلوب فشار (گرادیان فشار معکوس) گفته می­شود. زیرا وجود گرادیان فشار مثبت سبب بروز مواردی مثل افزایش افت انرژی یا افزایش نیروی پسا یا نیروی مقاوم اصطکاکی می­شود. از رابطه (1-3) در نتیجه می­شود که . لذا شیب سرعت حوالی دیواره در امتداد y افزایش می­یابد. شکل 1-2-ج و 1-2-د این شرایط را نشان می­دهد. در این­حالت می­توان گفت که نیروی فشاری با حرکت المان­های سیال مخالفت می­کند و در نتیجه سرعت سیال کم می­شود.

اگر گرادیان نامطلوب فشار در امتداد جریان ادامه یابد شکل(1-2- د)، در این صورت گرادیان سرعت روی سطح برابر صفر می­شود،  و این نقطه را می­توان نقطه جدایی[1] نامید. در این نقطه تنش برشی روی دیوار صفر است،  و اصطلاحاً جدایی جریان اتفاق می­افتد. در این شرایط جریان نزدیک دیوار نخست متوقف و سپس در جهت عکس جریان اصلی حرکت می­کند. بصورت خلاصه می­توان گفت که گرادیان نامطلوب فشار و تنش برشی، اندازه حرکت در لایه ­مرزی را کاهش داده و اگر هر دو اثر در یک مسافت لازم عمل کنند، سبب می­شود که لایه­ مرزی متوقف شود. این پدیده را جدایی می­نامند. بنابراین از آنچه گفته شد می­توان نتیجه گرفت که شرط وقوع جدایی تنها می­تواند در ناحیه گرادیان نامطلوب فشار رخ دهد. با این همه باید به خوبی روشن شده باشد که وجود گرادیان نامطلوب فشار یک شرط لازم و نه یک شرط کافی برای جدایی است. بعبارتی دیگر می­تواند گرادیان نامطلوب فشار وجود داشته باشد بدون جدایی و این در حالی است که جدایی بدون گرادیان نامطلوب فشار نمی­تواند رخ دهد.

1-2  نحوه تشکیل و پخش گردابه

...

255 ص فایل Word

+5ص فهرست

تحلیل مبدل حرارتی شل اند تیوب

مبدلهای حرارتی یکی از تجهیزات حیاتی در واحدهای فرآیندی تولید مواد کرایوژنیک میباشند که کارکرد مناسب آنها نقش تعیین کننده ای در بازده تولید دارد. راندمان بالای مبدلهای حرارتی در فرآیند تولید ماده کرایوژنیک بر سودآوری و اقتصادی شدن فرآیند تولید، تأثیر بسزایی دارد. در تحقیق حاضر انواع مبدل های حرارتی به عنوان یکی از اصلی ترین تجهیزات در فرآیند تولید مواد کرایوژنیک معرفی شده و عملکرد آنها بر اساس معیار هایی همچون دما و فشار عملیاتی، سطح تبادل حرارت، مقیاس تولید، هزینه ساخت و ... مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به بررسی های صورت گرفته، مبدل زوج لوله لینده، زوج لوله با جداکننده سیمی، لوله ای چندگانه و دسته لوله ای از جمله مبدل های مورد استفاده در واحدهای تولیدی در مقیاس کوچک هستند. انواع دیگری از مبدل نظیر مبدل لوله ای کالینز، پارکینسون، جیاک هامپسون و صفحه ای پره دار اغلب در واحدهای تولیدی مقیاس بزرگ کاربرد دارند. این پایان نامه به وسیله نرم افزار فلوئنت تحلیل شده است.

دانلود انتقال حرارت پیشرفته اوتادی

محتویات محصول :

....

مجموعه مقالات انتقال حرارت

مجموعه مقالات تخصصی انتقال حرارت مهندسی شیمی

شامل 10 مقاله انگلیسی و 8 مقاله فارسیبا عناوین زیر:-استفاده از حفره ها و سطوح موج دار جهت افزایشانتقال حرارت جابجایی-افزایشراندمان مبدل حرارتی دو راهه با استفاده از صفحه میانی مواج-انتقال حرارت آشفتگی در یک مبدل حرارتی با استفاده از لوله U شکل با شعاع های خم مختلف-انتقال حرارت غیرخطی در کره توپر با شرط مرزی ترکیبی تشعشع و جابجایی-بررسی افت فشار و انتقال حرارت درراکتورهای بستر ثابت دراعداد رینولدز پایین-بررسی انتقال حرارت از یک استوانه ی دوار با دمای سطح ثابت به جریان سیال عبور کننده از آن-بررسی ضریب انتقال حرارت جابجایی درجریان سیال موازی با دسته میله های گرم شونده با آرایش مثلثی بوسیله شبیه سازی نوعی پره مغشو-بهبود ضریب انتقال حرارت داخل لوله های مبدل حرارتی به کمک تحریک لایه مرزی-----------------------------------ABAYES~1-Comparative review of turbulent heat transfer of nanofluids (2012)-Efficiency of heat transfer in heat exchangers with wire mesh packing (2010)-Experimental and numerical study of convective heat transfer and fluid flow in twisted oval tubes (2012)-Experimental investigation of mixed convection heat transfer from longitudinal fins in a horizontal rectangular channel (2010)-Flow regime-based modeling of heat transfer and pressure drop in microchannel flow boiling (2012)-Heat transfer enhancement of nanofluids flow in microtube with constant heat flux (2012)-Heat transfer of nanofluids in a shell and tube heat exchanger (2010)-Interphase heat transfer  during bulk condensation in the flow of vapor–gas mixture (2012)-Prandtl and capillary effects on heat transfer performance within laminar liquid–gas slug flows  (2011)

کد متلب برنامه حل معادله لاپلاسین پایدار دمای صفحه به روش ضمنی با قابلیت انتخاب شرایط مرزی در هر ضلع توسط کاربر

به نام خدا

این برنامه معادله لاپلاسین انتقال حرارت دو بعدی پایدار رو برای یک صفحه حل میکنه .در این برنامه کاربر امکان انتخاب نوع شرط مرزی در چهار طرف صفحه رو داره .همچنین کاربر میتونه "دمای محیط و ضریب جابجایی هر ضلع" رو انتخاب کنه . این برنامه به روش ضمنی معادله رو حل می کنه.

مش بندی و ابعاد صفحه هم از طرف کاربر انتخاب میشه.

T_{xx} + T_{yy} = 0

Boundary Conditions : 1) Constant Temperature2) Convection at surface

این برنامه حاوی کد متلب برای حل معادله انتقال حرارت دو بعدی و پایدار در صفحه است.

این برنامه به روش ضمنی معادله ی مذکور رو حل میکنه.

ضریب هدایت حرارتی صفحه هم قابل انتخاب از طرف کاربر هست.

شرط مرزی در هر ضلع قابل انتخاب از طرف کاربر هست و همچنین کاربر میتونه دمای ثابت یا دمای محیط و ضریب جابجایی رو "برای هر ضلع" انتخاب کنه.

ضریب هدایت حرارتی صفحه رو هم کاربر انتخاب میکنه.

برنامه در انتها کانتور و مش دما رو رسم میکنه و همچنین ماتریس نهایی دما رو نشون میده.

در نوشتن این برنامه از ماتریس های پراکنده (sparce) به منظور Overclock کردن برنامه استفاده شده است.

این برنامه مناسب برای دروس ریاضی پیشرفته در رشته های مهندسی شیمی، نفت، گاز و مکانیک می باشد.