مدلسازی و بررسی تجربی جریان اجباری تشکیل برفک روی سطح سرد خمیده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

تشکیل برفک اثرات مهمی در بسیاری از زمینه­ها از جمله صنعت تبرید، تهویه مطوع، حمل و نقل هوایی و غیره دارد. هنگامی که هوای مرطوب نزدیک سطح سرد به دمای زیر دمای انجماد آب برسد برفک تشکیل می­ شود. تشکیل برفک یک پدیده گذر پیچیده­ای می­ باشد که انواع مکانیزم ­های انتقال حرارت و جرم به طور همزمان در حال وقوع است. در این کار توسعه تشکیل برفک در استوانه افقی تحت جابجایی اجباری به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. یک سیستم آزمایشگاهی تشکیل برفک در سطح استوانه سرد همراه با تونل باد راه اندازی شده است و تاثیر دمای سطح سرد، دمای هوا، سرعت هوا و رطوبت نسبی بر روی ضخامت و چگالی برفک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می ­دهد، با افزایش رطوبت هوا و کاهش دمای سطح، ضخامت برفک افزایش می­ یابد و چگالی برفک کمتر می­ شود. همچنین با افزایش دمای هوای محیط و کاهش سرعت هوا، ضخامت برفک کاهش می­ یابد و چگالی برفک کمتر می­ شود. در نهایت یک رابطه همبستگی بر اساس داده ­های آزمایشگاهی و تاثیر پارامترها برای ضخامت برفک مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Modeling and Experimental study of force convection frost formation over a curved surface

نویسندگان [English]

  • behrooz behroozi 1
  • Hassan Basirat Tabrizi 2
  • Ebrahimi Damangir 2
1 K. N. Toosi University of Technology
2 Professor of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Frost formation has important effects in many fields, such as refrigeration industry, air-conditioning, aviation, etc. The frost develops when a humid air comes into contact with a cooler surface then to its freezing point. Frost formation is a complicated transient phenomenon in which a variety of heat and mass transfer mechanisms are taking place simultaneously. In this work development of frost on horizontal cylinder in force convection conditions was investigated experimentally. An experimental system of frost formation on cold cylinder surface whit wind tunnel was set up and the effects of cold surface temperature, air temperature, air velocity and air relative humidity on frost thickness and density were studied. Result shows that as relative humidity increased and surface temperature decreased, frost thickness increased and frost density decreased. Also as air temperature increased and air velocity decreased, frost thickness and frost density decreased. On top of and at the bottom of cylinder, frost thickness is minimum and at the behind of cylinder, frost thickness is maximum. Finally presentation of a correlation based on experimental data and effective parameters have studied.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cold Cylinder
  • Heat and Mass Transfer
  • Frost
  • Force Convection

مراجع

[1] Barzanoni, Y., Noorshams, O., Basirat Tabrizi, H., and Damangir, E. "Experimental investigation of frost formation on a horizontal cold cylinder under cross flow." International Journal of Refrigeration 34.4 (2011): 1174-1180.
[2] Barzanoni, Y., Basirat Tabrizi, H., Noorshams, O., and Eftekhari, H. "Correlation for frost properties on a cold cylinder surface in cross flow." Heat Mass Transfer 48.8 (2012): 1477-1484.
[3] Li, A., Niu, F., Zheng, H., Akagawa, S., Lin, Z., and Luo, J. "Experimental measurement and numerical simulation of frost heave in saturated coarse-grained soil." Cold Regions Science and Technology 137.1 (2017): 68-74.
[4] Fletcher N. H. The chemical physics of ice, First Edittion, Cambridge: Cambridge University Press, 1970.
[5] Na, B., and Webb, R. L. "A fundamental understanding of factors affecting frost nucleation." International Journal of Heat and Mass Transfer 46.20 (2003): 3797-3808.
[6] Yun, R., Kim, Y., and Min, M. K. "Modeling of frost growth and frost properties with airflow over a flat plate." International Journal of Refrigeration 25.3 (2002): 362-371.
[7] Mago, P. J., and Sherif, S. A. "Frost formation and heat transfer on a cold surface in ice fog." International Journal of Refrigeration 28.4 (2005): 538-546.
[8] Tahavvor, A. R., and Yaghoubi, M. "Analysis of early-stage frost formation in natural convection over a horizontal cylinder." International Journal of Refrigeration 32.6 (2009): 1343-1349.
[9] Tahavvor, A. R., and Yaghoubi, M. "Experimental and numerical study of frost formation by natural convection over a cold horizontal circular cylinder." International Journal of Refrigeration 33.7 (2010): 1444-1458.
[10] Chen, Y., Lu, P., Shen, C., and Zhang, Q. "Experimental study on frost formation on a cold surface in low atmospheric pressure." Applied Thermal Engineering 90.1 (2015) 86-93.
[11] Kim, H., Kim, D., Jang, H., Kim, D. R., and Lee, K. S. "Microscopic observation of frost behaviors at the early stage of frost formation on hydrophobic surfaces." International Journal of Heat and Mass Transfer 97.1 (2016): 861-867.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 51، شماره 4
مهر و آبان 1398
صفحه 151-160

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار