بررسی رفتار حرارتی یک هوا گرمکن متخلخل چهار لایه بر پایه تبدیل انرژی بین آنتالپی گاز وانرژی تابشی

محورهای موضوعی : انفورماتیک محیط های متخلخل

محمد مهدی کشتکار ¹

1 - گروه مکانیک- دانشگاه آزاد اسلامی کرمان-ایران

تاریخ دریافت : 1399/10/22 تاریخ پذیرش : 1400/09/13 تاریخ انتشار : 1401/06/01

کلید واژه: هواگرمکن تشعشعی متخلخل, میدان دو بعدی مستطیلی, مدل جهات مجزا,

چکیده مقاله :

اخیرا با استفاده از محیط های متخلخل نوع جدیدی هوا-گرمکن طراحی شده است که اصول کارکرد آنها بر پایه تبدیل انرژی بین آنتالپی گاز وانرژی تابشی استوار است. در کار حاضر رفتار حرارتی یک هوا – گرمکن متخلخل چهار لایه مورد تجزیه و تحلیل تئوریک قرار گرفته است . به علت عدم تعادل حرارتی بین گاز و محیط متخلخل دو معادله انرژی جداگانه برای فاز گاز و جامد در نظر گرفته شده است که شامل هدایت گرمایی در دوفاز، انتقال حرارت جابجایی بین دو فاز و تشعشع در محیط متخلخل می باشد که به صورت عددی در میدان دو بعدی مستطیلی حل می شوند. برای محاسبه تشعشع گرمایی از مدل جهات مجزا که برای محاسبات چند بعدی دقت بسیار بالایی دارد استفاده می شود. همچنین رفتار حرارتی سیستم مورد نظر و تأثیر پارامترهای مختلفی از قبیل ضخامت لایه متخلخل و نسبت پخش لایه بر عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است.جهت بررسی صحت روش بکار گرفته شده، نتایج عددی کار حاضر با داده های تئوری وتجربی محققین دیگرمقایسه شده وانطباق قابل قبولی مشاهده شده است.

چکیده انگلیسی:

This work presents the heat transfer characteristics of a new type of porous radiant air heater that operates on the basis of effective energy conversion method between flowing gas enthalpy and thermal radiation. At each layer, the gas and solid phases are considered in non-local thermal equilibrium and combustion in the porous radiant burner is modelled by considering a non-uniform heat generation zone. The homogeneous porous media, in addition to its convective heat exchange with the gas, may absorb, emit, and scatter thermal radiation. In order to determine the thermal characteristics of the proposed porous radiant air heater, a two-dimensional model is used to solve the governing equations for porous medium and gas flow and the discrete ordinates method is employed to obtain the distribution of radiative heat flux in the porous media. In order to validate the applied numerical method at the present analysis, the results are compared with some reported theoretical and experimental results by other investigators and good agreement is found.