المقدمة من الطالب “علي سمير عنيد” في قسم الهندسة الميكانيكية/كلية الهندسة/ جامعة بغداد في يوم الاثنين المصادف “٢/١٢/٢٠١٩ ” و قد اشرف على اعداد الاطروحة “ا.د. احسان يحيى حسين” وتألفت اللجنة من “ا.د عباس حميد سليمون و ا.د نجم عبد جاسم و ا.م.د احمد وحيد مصطفى و ا.م.د اخلاص محمد فياض و ا.م.د عصام محمد علي”. بعد مناقشة اللجنة الطالب في محتويات الاطروحة. قررت اللجنة منح الطالب شهادة الدكتوراه.
مستخلص بحث الطالب كلاتي:
تمت دراسة انتقال الحرارة بالغليان لسائل التبريد داخل انابيب عمودية محشوة بالرغوة المعدنية مع تسليط فيض حراري ثابت عدديا وتجريبيا خلال البحث الحالي.
في الدراسة النظرية تم اعتماد نموذجين عدديا، الاول استخدام طريقة الانثالبي (نموذج خليط متعدد الطور) لتحليل انتقال الحرارة بالحمل الحر والمختلط مع تغيير بالطور خلال الرغوة المعدنية في منطقه جريان دارسي. اما النموذج الثاني فهو تعديل لنموذج خليط متعدد الطور في حالة انتقال الحرارة بالغليان للسرع العالية والاحمال الحرارية العالية في منطقه جريان فورخهايمر. ان الدراسة العددية قد غطى كل قيم الفيض الحراري المسلط تحت الدراسة للمدى ٣٠٠≤qw≤٥٠٠٠ واط/م٢ وفي كلا حالتي الحمل الحر () و الحمل المختلط ( , ) خلال أنبوب عمودي (قطر-١٦-٢٤ملم وطول ١٤٠ ملم) محشو بالرغوة المعدنية ذات مسامية ٩٥% و ٩٨% مع ٨٠، ٩٠، ١١٠ ثقب لكل بوصة. تم اختبار ست من الانابيب (قطر ١٦ ملم وطول ١٤٠ ملم) محشوة برغوة معدنية ذات ٤٠، ٦٠، ٨٠ ثقب لكل بوصة مع مسامية ٩٥% و ٩٨ % لكل واحدة باستخدام نموذج متعدد الطور المعدل مع فيض حراري مسلط بمدى ١٠≤qw≤٨٠ كيلو واط /م٢ مع فيض كتلي بمدى ٢.٥≤G≤٤٥ كغم/م٢ ثا.
خلال العمل التجريبي من البحث تم بناء جهاز عملي يتكون من انابيب من النحاس (القطر ١٦ ملم وسمك ٠,٧ ملم) وطول ١٤٠ ملم محشو برغوة معدنية ذات مسامية ٩٥% مع ٤٠، ٦٠، و٨٠ ثقب لكل بوصة و٤٠ ثقب لكل بوصة مع مسامية ٩٦% و٩٨. خلال هذا العمل تم اختيار (R-١٣٤a) كمائع للدراسة. مجموعة من التجارب تم اجرائها مع فيض حراري بمدى ١٠- ٨٠ كيلو واط/م٢ وفيض كتلي بمدى ٣ – ٤٠ كغم/م٢ ثا.
لقد اظهرت النتائج العددية لنموذج خليط متعدد الطور انه عند نفس قيمه الفيض الحراري المسلط فان قيم اعلى لدرجات الحرارة وقيم اقل لنسبة تشبع السائل قد تم تسجيلها في الانبوب ذو الحشوة المسامية ذات عدد ثقوب اعلى لكل بوصة، مع ظهور أبكر للغليان وبقيمة اعلى من البخار. لقد اظهرت النتائج بان نسبة تشبع السائل تقل مع زيادة الفيض الحراري المسلط وتصل قيمتها الصغرى عند مخرج الانبوب. ان رقم نسلت الموضعي يزداد بصورة مستمرة على طول سطح الانبوب المسخن ويصل الى قيمته العليا المعرفة مباشرة قبل تواجد منطقة الجريان بطورين. كما تم فحص تأثيير تغيير فرق الارتفاع الهيدروستاتيكي وكذلك قطر الانبوب. بينما أظهرت النتائج العددية لنموذج خليط متعدد الطور المعدل انه بزياد الفيض الكتلي مع كثافة الثقوب للرغوة المعدنية يزداد انخفاض الضغط خلال اقل مسامية. كلما زاد كثافة الثقوب و (او) نقصان المسامية و (او) تقليل الفيض الكتلي نسبة تشبع السائل تقل وتصل لقيمتها الصغرى عند مخرج الانبوب. ان معدل رقم نسلت يرتفع بزيادة الفيض الكتلي لنفس قيمة الفيض الحراري ويكون اعلى مع زيادة كثافة الثقوب والمسامية.
لقد بينت التجارب العملية ان انخفاض الضغط يزداد بارتفاع الفيض الكتلي ويكون أكبر مع ارتفاع كثافة الثقوب للرغوة المعدنية مع المسامية الأقل. ان انخفاض الضغط خلال الرغوة المعدنية يكون اعلى من الانبوب الفارغ بمعامل ١,٨ للرغوة الأقل مسامية وبمعامل ٢- ٢,٥ للرغوة الأقل مسامية لنفس كثافة الثقوب وبمعامل ٢,٢- ٣,٣ للرغوة ذات كثافة الثقوب الأعلى. ان استخدام الانابيب المحشوة بالرغوة المعدنية تقود الى تحسين في معامل انتقال الحرارة بالحمل للرغوة المعدنية ذات كثافة الثقوب الأعلى بمعامل ٢٧٠% – ٣١٠% وبمعامل ١٣٠% -٢٢٠% للكثافة الثقوب الأقل مقارنة بالأنبوب الفارغ. كل من رقم نسلت ومعامل انتقال الحرارة بالحمل يزداد بصورة معتدلة مع زيادة التدفق الكتلي ويزداد أكثر مع نقصان النفاذية. كما متوقع يكون معدل البخار المتولد يكون أكثر عندما يقل الفيض الكتلي وعند زيادة كثافة الثقوب الرغوة يتولد بخار أكثر. تم اقتراح معادلات تجريبية جديدة لمعدل رقم نسلت (بنسبه خطا±١٧,٦) ومعامل الاحتكاك (بنسبه خطا(±٢٠,٣) لانتقال الحرارة بالغليان لجريان المائع خلال أنبوب عمودي محشو بالرغوة المعدنية.
NuExp. =٥.٧٥ Rek ٠.٦٣١Bo٠.٢١Pr٠.٧٤
إنّ تحقّقَ برنامجِ الحاسوبِ للدراسةِ الحاليةِ بالدراسات السابقةِ بيّن توافقا جيدا ومقارنةِ النَتائِجِ النظريةِ بالنَتائِجِ التجريبيةِ للبحث الحالي بينت أنّ التوافق كان جيد. كذلك التوافق كان جيدا بين الدراسات السابقة العملية مع النتائج العملية للبحث الحالي.
