تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالبه أيسر منير فليح في قسم الهندسة الميكانيكية عن اطروحتها الموسوم ” دراسة البخار المتكثف على سطح قرص دوار ” وبأشراف أ.م.د.علي عبد المحسن و أ.م.د. أكرم وهبي , من قبل لجنة المناقشة المؤلفة من :
الاستاذ الدكتور عبد الحسن عبد كرم الله / الجامعة التكنولوجية / قسم المكائن والمعدات
الاستاذ الدكتور جعفر مهدي حسن / الجامعة التكنولوجية / قسم المكائن والمعدات
أستاذ مساعد دكتورة منال هادي صالح / جامعة بغداد / قسم الهندسة الميكانيكية
استاذ مساعد دكتورة كريمة أسماعيل عموري/ جامعة بغداد / قسم الهندسة الميكانيكية
استاذ مساعد دكتور نجم عبد جاسم/ جامعة بغداد / قسم الهندسة الميكانيكية
وتلخص بحثة بما يلي:
يقدم البحث الحالي دراسة عملية ونظرية لانتقال الحرارة على سطح قرص دوار يدور بسرع مختلفة ,بكمية مختلفة لبخار متدفق الى خزان الأختبار ودرجات حرارة مختلفة للماء البارد
خلال العمل التجريبي من البحث تم تصميم وبناء جهاز عملي يتكون من ثلاث أجزاء رئيسية, الجزء الأول منظومة التبريد تتكون من المبخر, المكثف, الضاغط ذو سعة 1/6 قدرة حصانية وأيضاً يحتوي على منظم درجات حراري يتحكم بدرجة حرارة الماء البارد, وقد تم أخذ ثلاث درجات حرارة(Tcool=5, 11, 20Co) تم قياس درجات حرارة الماء داخل الخزان بواسطة المزدوج الحراري.
الجزء الثاني للمنظومة يتكون من منظومة توليد البخار الذي تتألف من خزان يحتوي على ماء مصنوع من الألمنيوم في أسفل الخزان هيتر ذو سعة 1500wattويوضع داخل الخزان مزدوج حراري لقياس درجة حرارة البخار الداخل الى خزان الأختبارعن طريق أنبوب مغطى بعازل حراري ويمكن السيطرة على كمية البخار الداخل الى المنظومة بواسطة المحول(variac) ,تم أختيار ثلاثة طاقات حرارية (168, 270, 385 Watt) للتحكم بكمية البخار الداخل الى المنظومة.
الجزء الثالث لمنظومة الأختبار تتكون من منظومة القرص الدوار التي تتكون من خزان مصنوع من الصلب المقاوم للصدأ يحتوي الخزان في وسطه على قرص الأختبار مصنوع أيضا من الصلب المقاوم للصدأ مرتبط بمحور دوراني قطره الخارجي 22mm وقطره الداخلي 20mm ومن ثم يتصل من أعلى المحور جهاز لقياس درجات الحرارة يدعى slip ring يقوم بنقل أشارة درجة الحرارة من سطح القرص الدوار الى Data logger .
لقد اظهرت النتائج العملية أعلى كمية بخار متكثفة على سطح القرص تكون عند أقل درجات حرارة للماء البارد (Tcool.=5℃) وأعلى طاقة للبخار المتولد عند (Psteam=385Watt) وكذلك
أعلى سرعة للقرص الدوار في هذه المنظومةN=150 rpm)), تزداد كمية البخار المتكثف بزيادة السرعة وأنخفاض درجة حرارة الماء البارد.
ونستنتج كلما زادت السرعة زادت كمية الحرارة المنتقلة من على سطح القرص, كمية الحرارة المنتقلة من سطح القرص مرتبطة بسمك الطبقة المتكثفة من البخار, زيادة كمية البخار المتدفق معناه زيادة في سمك الطبقة المتكثفة وبالتالي أنخفاض بكمية الحراة المنتقلة.
درجة حرارة سطح القرص الدوار تكون أعلى قيمة عند المركز وتنخفض تتدريجيا عند المحيط وبالتالي أعلى تبادل حراري يكون بالقرب من المركز وينخفض تدريجيا عند المحيط.
وتزداد درجة حرارة القرص كلما زادت سرعة القرص بسبب أزاحة البخار المتكثف من سطح القرص . وأن أعلى درجات حرارة لسطح القرص عند أعلى سرعة (N=150 rpm) وأعلى درجة حرارة للماء البارد.
سمك الطبقة المتكثفة على سطح القرص تزداد تدريجيا من مركز القرص الى محيط القرص ,ان زيادة سمك الطبقة ونقصانها مرتبط بمؤثرين هما قوة الطرد المركزي وكمية البخار المتكثف على سطح القرص والذي يعتمدان على سرعة القرص ,ودرجة حرارة الماء البارد وكمية بخار الماء.
أظهرة الحسابات النظرية توافق الى حد معقول ومقبول مع الجزء العملي عند حساب معامل أنتقال الحرارة الكلي وأظهرت نتائج مقبول الى حد كبير وأن نسبة الخطا كانت تتراوح بين (22-28%). أحد الأسباب في الفرق بين القيم العملية والنظرية هو أهمال القوى الدائرية.
فعالية كل جزء من أجزاء المنظومة والفعالية الكلية لكل المنظومة ترتبط قيمها ببعض العوامل المؤثرة على الفعالية حيث يكون تأثير بعض العوامل قوي على أجراء الثكثيف وهذا بدوره يؤثر على الفعلية, تم التوصل الى صيغة رياضية تمثل الفعالية مدى تأثرها بمنظومة التبريد , منظومة الدوران و طاقة بخار الماء.
الاستاذ الدكتور عبد الحسن عبد كرم الله / الجامعة التكنولوجية / قسم المكائن والمعدات
الاستاذ الدكتور جعفر مهدي حسن / الجامعة التكنولوجية / قسم المكائن والمعدات
أستاذ مساعد دكتورة منال هادي صالح / جامعة بغداد / قسم الهندسة الميكانيكية
استاذ مساعد دكتورة كريمة أسماعيل عموري/ جامعة بغداد / قسم الهندسة الميكانيكية
استاذ مساعد دكتور نجم عبد جاسم/ جامعة بغداد / قسم الهندسة الميكانيكية
وتلخص بحثة بما يلي:
يقدم البحث الحالي دراسة عملية ونظرية لانتقال الحرارة على سطح قرص دوار يدور بسرع مختلفة ,بكمية مختلفة لبخار متدفق الى خزان الأختبار ودرجات حرارة مختلفة للماء البارد
خلال العمل التجريبي من البحث تم تصميم وبناء جهاز عملي يتكون من ثلاث أجزاء رئيسية, الجزء الأول منظومة التبريد تتكون من المبخر, المكثف, الضاغط ذو سعة 1/6 قدرة حصانية وأيضاً يحتوي على منظم درجات حراري يتحكم بدرجة حرارة الماء البارد, وقد تم أخذ ثلاث درجات حرارة(Tcool=5, 11, 20Co) تم قياس درجات حرارة الماء داخل الخزان بواسطة المزدوج الحراري.
الجزء الثاني للمنظومة يتكون من منظومة توليد البخار الذي تتألف من خزان يحتوي على ماء مصنوع من الألمنيوم في أسفل الخزان هيتر ذو سعة 1500wattويوضع داخل الخزان مزدوج حراري لقياس درجة حرارة البخار الداخل الى خزان الأختبارعن طريق أنبوب مغطى بعازل حراري ويمكن السيطرة على كمية البخار الداخل الى المنظومة بواسطة المحول(variac) ,تم أختيار ثلاثة طاقات حرارية (168, 270, 385 Watt) للتحكم بكمية البخار الداخل الى المنظومة.
الجزء الثالث لمنظومة الأختبار تتكون من منظومة القرص الدوار التي تتكون من خزان مصنوع من الصلب المقاوم للصدأ يحتوي الخزان في وسطه على قرص الأختبار مصنوع أيضا من الصلب المقاوم للصدأ مرتبط بمحور دوراني قطره الخارجي 22mm وقطره الداخلي 20mm ومن ثم يتصل من أعلى المحور جهاز لقياس درجات الحرارة يدعى slip ring يقوم بنقل أشارة درجة الحرارة من سطح القرص الدوار الى Data logger .
لقد اظهرت النتائج العملية أعلى كمية بخار متكثفة على سطح القرص تكون عند أقل درجات حرارة للماء البارد (Tcool.=5℃) وأعلى طاقة للبخار المتولد عند (Psteam=385Watt) وكذلك
أعلى سرعة للقرص الدوار في هذه المنظومةN=150 rpm)), تزداد كمية البخار المتكثف بزيادة السرعة وأنخفاض درجة حرارة الماء البارد.
ونستنتج كلما زادت السرعة زادت كمية الحرارة المنتقلة من على سطح القرص, كمية الحرارة المنتقلة من سطح القرص مرتبطة بسمك الطبقة المتكثفة من البخار, زيادة كمية البخار المتدفق معناه زيادة في سمك الطبقة المتكثفة وبالتالي أنخفاض بكمية الحراة المنتقلة.
درجة حرارة سطح القرص الدوار تكون أعلى قيمة عند المركز وتنخفض تتدريجيا عند المحيط وبالتالي أعلى تبادل حراري يكون بالقرب من المركز وينخفض تدريجيا عند المحيط.
وتزداد درجة حرارة القرص كلما زادت سرعة القرص بسبب أزاحة البخار المتكثف من سطح القرص . وأن أعلى درجات حرارة لسطح القرص عند أعلى سرعة (N=150 rpm) وأعلى درجة حرارة للماء البارد.
سمك الطبقة المتكثفة على سطح القرص تزداد تدريجيا من مركز القرص الى محيط القرص ,ان زيادة سمك الطبقة ونقصانها مرتبط بمؤثرين هما قوة الطرد المركزي وكمية البخار المتكثف على سطح القرص والذي يعتمدان على سرعة القرص ,ودرجة حرارة الماء البارد وكمية بخار الماء.
أظهرة الحسابات النظرية توافق الى حد معقول ومقبول مع الجزء العملي عند حساب معامل أنتقال الحرارة الكلي وأظهرت نتائج مقبول الى حد كبير وأن نسبة الخطا كانت تتراوح بين (22-28%). أحد الأسباب في الفرق بين القيم العملية والنظرية هو أهمال القوى الدائرية.
فعالية كل جزء من أجزاء المنظومة والفعالية الكلية لكل المنظومة ترتبط قيمها ببعض العوامل المؤثرة على الفعالية حيث يكون تأثير بعض العوامل قوي على أجراء الثكثيف وهذا بدوره يؤثر على الفعلية, تم التوصل الى صيغة رياضية تمثل الفعالية مدى تأثرها بمنظومة التبريد , منظومة الدوران و طاقة بخار الماء.
