Μελέτη μηχανισμού εσωτερικά εξαναγκασμένης συναγωγής και χαρακτηρισμός ροϊκού πεδίου

Abstract

Αντικείμενο της πτυχιακής εργασίας, είναι η μελέτη του μηχανισμού της συναγωγής γνωστός στη βιβλιογραφία και ως Internal Forced Convection που βρίσκει εφαρμογή κατά τη θέρμανση αγωγού εντός του οποίου κινείται ρευστό. Η αναζήτηση στερεών σωματιδίων με τιμές θερμικής αγωγιμότητας αρκετά υψηλότερες από εκείνες των συμβατικών υγρών, μπορεί να οδηγήσει στη βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας του ιδίου του ρευστού με τη διασπορά εντός αυτού, μικρής ποσότητας υπέρλεπτων στερεών σωματιδίων. Πρόκειται για τα λεγόμενα νανορευστά των οποίων η εφαρμογή τους αναμένεται να έχει θετικά αποτελέσματα στη βελτίωση της μεταφοράς θερμότητας αλλά και σε συγκεκριμένους τομείς όπως της Ιατρικής, του περιβάλλοντος, της Μηχανολογίας κ.ά. Πιο αναλυτικά η δομή της εργασίας υποδιαιρείται σε κεφάλαια ως ακολούθως: Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται η μελέτη της εσωτερικής εξαναγκασμένης συναγωγής ειδικότερα στον υπολογισμό της μέσης ταχύτητας καθώς και της θερμοκρασίας στην εσωτερική ροή. Αναλύονται η θέρμανση και η ψύξη του ρευστού που ρέει σε έναν σωλήνα, υπό συνθήκες σταθερής επιφανειακής θερμοκρασίας και θερμότητας. Κατασκευάζονται επίσης οι αναλυτικές εκφράσεις για το προφίλ των ταχυτήτων, της πτώσης πίεσης, του παράγοντα τριβής και του αριθμού Nusselt στην πλήρως ανεπτυγμένη στρωτή ροή. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται στην έννοια των νανορευστών αλλά και σε διάφορα άρθρα και ερευνητές που μελετούν την συναγωγή μεταφοράς θερμότητας με πειραματικές και αριθμητικές μελέτες κάνοντας ανάλυση δεδομένων. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται η πειραματική εγκατάσταση που κατασκευάστηκε και χρησιμοποιήθηκε για την μελέτη του μηχανισμού της συναγωγής με ρευστό συγκεκριμένα απιονισμένου νερού. Στο τέταρτο κεφάλαιο βρίσκονται όλα τα πειραματικά αποτελέσματα που λάβαμε από συγκεκριμένο πρόγραμμα δεδομένων για έξι συγκεκριμένες περιπτώσεις θερμοκρασιών αλλά και τα πειραματικά διαγράμματα που εφαρμόσαμε για αυτές τις συγκεκριμένες περιπτώσεις. Τέλος στο πέμπτο κεφάλαιο αναφέρονται τα συμπεράσματα για την πειραματική εγκατάσταση.