تم انجاز رسالة الماجستير للطالب عماد وهيب نايف في قسم الهندسة الميكانيكية عن بحثه الموسوم “ دراسة السلوكالحراري الهيدروليكي لماء التبريد داخل قناة تعرضت لتدفق حراري ثابت خلال انخفاضالضغط العابر “وبأشراف د.أكرم وهبي عزت وتألفت لجنة المناقشة برئاسة د. سعد محسنصالح وعضوية كل من د. وحيد شاتي محمد , د. عصام محمد علي
وتلخص بحثة بما يلي :
تم دراسة متغيراتانتقال الحرارة لمصدر حراري ثابت الفيض داخل قناة تبريد متحدة المركز تتعرض الىانخفاض بالضغط العابر عمليا” وتجريبيا”. يكون تدفق المصدر الحراري ثابتحيث يتم تبريده باستخدام ماء يتدفق الى الأعلى داخل القناة وهي عبارة عن أنبوباسطواني مثبت بشكل عمودي يحوي في داخله على المصدر الحراري. دالةانخفاض الضغط لماء التبريد عند مدخل القناة يكون على ثلاثة أشكال مع الزمن. تم إعداد نموذج رياضي لتجويف حلقي عمودي محوري متماثل يكون فيه جريان الماءطباقي الشكل ومتغير السرعة. النموذج الرياضي اعتمد على كون الجريان أحادي البعدنحو الأعلى. الشروط الحدية لهذه الدراسة كانت تعتمد على أساس جدار خارجي معزولحراريا في حين يتعرض الجدار الداخلي لتدفق حرارة ثابت. تم اشتقاق معادلة التوازنالحراري والكتلي لعنصر واحد داخل مجرى الجريان لإيجاد متغيرات انتقال الحرارة مندرجة حرارة الماء, درجة حرارة سطح المصدر الحراري, معامل انتقال الحرارة وعاملالأمان للغليان (k )المبني على درجة حرارة سطح المصدر مع طول المصدر الحراري والوقت. العمل النظريالحالي يغطي فيض حراري قدره ( (46.345 كيلو واط/م2.النسبة بين القطر الداخلي الى الخارجي للتجويف الحلقي(0.8) في حين كانت درجة حرارةدون التبريد عند مدخل القناة تتراوح (20-30 درجة مئوية) , طول المصدرالحراري (0.65 م), ضغط الماء عند مدخل القناة حوالي (1.3 بار) أما بالنسبة لمقدارتخفيض الضغط العابر خلال حالات التخفيض الثلاث من 1.3 بار الى 1.0 بار.
البحثالعملي شمل مجموعة من التجارب التي أجريت للبحث على قيم درجة حرارة السطح على طولالمصدر الحراري إثناء وبعد الوصول الى الحالة المستقرة خلال تخفيض الضغط بموجبثلاث دالات (دالة الخطوة والانحدار والجيبية). درجة حرارة دخول الماء, معدل تدفقالماء وتدفق الحرارة يبقى ثابت خلال التجارب. أوضحت التجارب الخاصة بتغير الخطوةللضغط الداخل الى القناة ان درجة حرارة الماء تبقى ثابتة تقريبا على رغم من تخفيضالضغط عند درجة حرارة دون الإشباع ب 30 درجة مئوية في حين أن زمن الوصول الىالحالة المستقرة يتناسب مع تلك الدرجة حيث يصل الى أقصى قيمة لزمن الاستقرار حوالي125 ثانية. أما بنسبة الى درجة حرارة سطح المصدر الحراري يتناسب عكسي مع درجةحرارة دون الإشباع حيث تصل الى أقصى قيمتها عند درجة حرارة دون الإشباع ب 20 درجةمئوية بينما الحد الأقصى لزمن الوصول الى الحالة المستقرة يصل الى 118 ثانية عنددرجة حرارة دون الإشباع ب 30 درجة مئوية.
يوضحالتخفيض المنحدر للضغط عند مدخل القناة الى ان الزمن اللازم لوصول كل من درجةحرارة الماء وسطح المصدر الحراري الى الاستقرار بعد الحالة العابرة لتخفيض الضغطيتناسب مع كل فترة للحالة العابرة. هذا الزمن هو 158 ثانية لدرجة حرارة الماء و152ثانية لدرجة حرارة سطح المصدر الحراري خلال الفترة العابرة المساوية ل 90 ثانية.اثبت التخفيض العابر للضغط للدالة الجيبية إن كل من درجة حرارة الماء وسطح المصدرالحراري تأخذ نفس شكل تخفيض الضغط والفترة المطلوبة للتخفيض.تم وضع استنتاجات ذاتعلاقة بالخطوات اللازمة للتقليل من أثار أزمة الغليان استنادا الى النتائج النظريةوالعملية المتعلقة بتحديد الأوقات اللازمة للوصول الى الحالات المستقرة بعد كلحالة عابرة.
