تم انجاز رسالة الماجستير للطالب نبيل شهيد ضيدان في قسم الهندسة الميكانيكية عن بحثه الموسوم “الحمل الحر لذوبان المواد المتغيرة الطور مع وجود الدقائق النانوية في حيوز مختلفة الاشكال” وبأشراف أ.د. تحسين علي الحطاب و أ.د. سعد محسن المشاط وتألفت لجنة المناقشة وعضوية كل من :
أ.د. نجدت نشأت عبد الله ( رئيسا )
أ.م.د. علاء مهدي عباس (عضوا )
أ.م.د. ماجد حميد مجيد (عضوا )
أ.د. ماجد ابراهيم عبد الوهاب (عضوا )
أ.د كريمة أسماعيل عموري (عضوا )
أ.د. تحسين علي الحطاب المشاط (مشرفا )
أ.د. سعد محسن (مشرفا )
وتلخص بحثه في ما يلي :
تضمن العمل الحالي دراسة مختبرية وعددية لذوبان المواد المتغيرة الطورالمحسن باستعمال الدقائق الصلبة النانوية في حيوز مستطيلة, اسطوانية وحلقية معرضة الى فيض حراري ثابت مجهز على احد الجدران (الجدار الفعال) بينما بقية الجوانب تكون معزولة حراريا. تم تشتيت دقائق نانوية من اول اوكسيد النحاس كمعزز للموصلية الحرارية خلال الاوكتاديكان المستخدم كمادة متغيرة الطور.
تضمنت التجارب تسجيل درجات الحرارة في مواقع مختلفة داخل خلية الاختبار لمتابعة التقدم الزمني لجبهة الذوبان اعتمادا على تأثير اثنين من العوامل المسيطر عليها وهي كمية الدقائق النانوية (التي تحدد الزيادة في الموصلية الحرارية) ورقم رايلي (الذي يؤشر قيمة الفيض الحراري المجهزومقدار الحمل الحر المتولد). الموديل الحسابي اعتمد على طريقة العناصر المحددة لحل معادلات الاستمرارية, الزخم والطاقة تزامنيا وتم تحقيق هذا الموديل بمقارنة نتائجه مع نتائج البحوث السابقة وكذلك اظهرت نتائج هذا البحث ان هناك توافقا جيدا بين النتائج المختبرية والنظرية.
بغض النظر عن شكل الحيز, اظهرت النتائج ان التوصيل يكون هو السائد ابتدائيا في عملية الذوبان حيث يستعمل الفيض المسلط للتخلص من التبريد الدوني للعينة داخل الحيز وتكون جبهة تغيير الطور موازية الى الجدار الفعال. بعدها, يبدأ تاثير الحمل الحرالذي يؤثر بدوره على شكل الجبهة حيث يسبب هذا الحمل ان يكون معدل الذوبان مرتفع في الجزء العلوي من الحيز. ان خصائص عملية الذوبان توصف بدرجات حرارة العينة, تقدم جبهة الصلب-السائل, المعدل الزمني الذوبان, مقدار الذوبان والوقت اللازم لاكمال الذوبان. بينت النتائج المختبرية والعددية ان هناك تحسنا في خصائص الذوبان مع زيادة كمية الدقائق النانوية ورفع مقدار الفيض الحراري او رقم رايلي الذي بدوره يزيد من دور الحمل الحر. فمثلا تشتيت 5 wt% من الدقائق النانوية يسبب تسريع وقت الذوبان بمعدل 14% للحيز الحلقي عند رقم رايلي مقداره 1.18×107. من جانب اخر, ان معدل التحسن الحاصل في خواص الذوبان للعينة يكون اعلى عند تشتيت كميات اقل من الدقائق النانوية ويقل هذا المعدل عند استعمال كميات اكبر من الدقائق وهذا التصرف يتم تفسيره بسبب الزيادة الكبيره الحاصلة في اللزوجة, التكتل والترسيب حيث يكون تأثير هذه العوامل مجتمعة اعلى من تأثير التحسن الحاصل في الموصلية الحرارية كما ان استعمال تركيز قليل من الدقائق يكون ذات سعة تخزين حرارية اعلى وكلفة اقل من استعمال تركيز كبير لذلك اختيار التركيز المناسب يجب ان يأخذ بنظر الاعتبار هذه النواحي.
ان مقدار ومعدل التسريع الحاصل في زمن الذوبان يتناسب مع زيادة الفيض الحراري او رفع رقم رايلي. مثال على ذلك, اقصى تسريع في زمن الذوبان في الحيز المربع يكون 11.7% عند استعمال 5 wt% من تركيز الدقائق النانوية وعند رقم رايلي مقداره 2.79×108 , بينما هذا التسريع يكون بمقدار 6.3% باستعمال نفس تركيز الدقائق النانوية ولكن عند رقم رايلي مقداره 4.91 x105 في الحيز الاسطواني. بالاضافة الى ذلك فان البحث تناول دراسة تأثير التبريد الدوني في كل اشكال الحيوز, اهمال تأثير الحمل الحرفي الخلية الاسطوانية و تأثير اللامركزية في الوعاء الحلقي.
أ.د. نجدت نشأت عبد الله ( رئيسا )
أ.م.د. علاء مهدي عباس (عضوا )
أ.م.د. ماجد حميد مجيد (عضوا )
أ.د. ماجد ابراهيم عبد الوهاب (عضوا )
أ.د كريمة أسماعيل عموري (عضوا )
أ.د. تحسين علي الحطاب المشاط (مشرفا )
أ.د. سعد محسن (مشرفا )
وتلخص بحثه في ما يلي :
تضمن العمل الحالي دراسة مختبرية وعددية لذوبان المواد المتغيرة الطورالمحسن باستعمال الدقائق الصلبة النانوية في حيوز مستطيلة, اسطوانية وحلقية معرضة الى فيض حراري ثابت مجهز على احد الجدران (الجدار الفعال) بينما بقية الجوانب تكون معزولة حراريا. تم تشتيت دقائق نانوية من اول اوكسيد النحاس كمعزز للموصلية الحرارية خلال الاوكتاديكان المستخدم كمادة متغيرة الطور.
تضمنت التجارب تسجيل درجات الحرارة في مواقع مختلفة داخل خلية الاختبار لمتابعة التقدم الزمني لجبهة الذوبان اعتمادا على تأثير اثنين من العوامل المسيطر عليها وهي كمية الدقائق النانوية (التي تحدد الزيادة في الموصلية الحرارية) ورقم رايلي (الذي يؤشر قيمة الفيض الحراري المجهزومقدار الحمل الحر المتولد). الموديل الحسابي اعتمد على طريقة العناصر المحددة لحل معادلات الاستمرارية, الزخم والطاقة تزامنيا وتم تحقيق هذا الموديل بمقارنة نتائجه مع نتائج البحوث السابقة وكذلك اظهرت نتائج هذا البحث ان هناك توافقا جيدا بين النتائج المختبرية والنظرية.
بغض النظر عن شكل الحيز, اظهرت النتائج ان التوصيل يكون هو السائد ابتدائيا في عملية الذوبان حيث يستعمل الفيض المسلط للتخلص من التبريد الدوني للعينة داخل الحيز وتكون جبهة تغيير الطور موازية الى الجدار الفعال. بعدها, يبدأ تاثير الحمل الحرالذي يؤثر بدوره على شكل الجبهة حيث يسبب هذا الحمل ان يكون معدل الذوبان مرتفع في الجزء العلوي من الحيز. ان خصائص عملية الذوبان توصف بدرجات حرارة العينة, تقدم جبهة الصلب-السائل, المعدل الزمني الذوبان, مقدار الذوبان والوقت اللازم لاكمال الذوبان. بينت النتائج المختبرية والعددية ان هناك تحسنا في خصائص الذوبان مع زيادة كمية الدقائق النانوية ورفع مقدار الفيض الحراري او رقم رايلي الذي بدوره يزيد من دور الحمل الحر. فمثلا تشتيت 5 wt% من الدقائق النانوية يسبب تسريع وقت الذوبان بمعدل 14% للحيز الحلقي عند رقم رايلي مقداره 1.18×107. من جانب اخر, ان معدل التحسن الحاصل في خواص الذوبان للعينة يكون اعلى عند تشتيت كميات اقل من الدقائق النانوية ويقل هذا المعدل عند استعمال كميات اكبر من الدقائق وهذا التصرف يتم تفسيره بسبب الزيادة الكبيره الحاصلة في اللزوجة, التكتل والترسيب حيث يكون تأثير هذه العوامل مجتمعة اعلى من تأثير التحسن الحاصل في الموصلية الحرارية كما ان استعمال تركيز قليل من الدقائق يكون ذات سعة تخزين حرارية اعلى وكلفة اقل من استعمال تركيز كبير لذلك اختيار التركيز المناسب يجب ان يأخذ بنظر الاعتبار هذه النواحي.
ان مقدار ومعدل التسريع الحاصل في زمن الذوبان يتناسب مع زيادة الفيض الحراري او رفع رقم رايلي. مثال على ذلك, اقصى تسريع في زمن الذوبان في الحيز المربع يكون 11.7% عند استعمال 5 wt% من تركيز الدقائق النانوية وعند رقم رايلي مقداره 2.79×108 , بينما هذا التسريع يكون بمقدار 6.3% باستعمال نفس تركيز الدقائق النانوية ولكن عند رقم رايلي مقداره 4.91 x105 في الحيز الاسطواني. بالاضافة الى ذلك فان البحث تناول دراسة تأثير التبريد الدوني في كل اشكال الحيوز, اهمال تأثير الحمل الحرفي الخلية الاسطوانية و تأثير اللامركزية في الوعاء الحلقي.
