تاثیر اختلاط و حجم سیال بر تغییرات دمایی و بازدهی تبدیل انرژی در فرآیند پرتودهی فراصوت در محیط سیال

به علت افزایش هزینه های انرژی و نیاز روزافزون به افزایش بازدهی و بهبود کارایی فرآیندها و کاهش میزان مصرف انرژی،بررسی بازده تبدیل انرژی امواج فراصوت در محیط مایع امری با اهمیت به شمار می آید. در این پژوهش از نرم افزار مولتیفیزیک COMSOL به منظور بررسی اثر هندسه ظرف و حجم مایع و همچنین تعداد پراب به صورت جداگانه و همزمان برمیزان بازدهی تبدیل انرژی فراصوت انتقالی توسط مبدل به محیط مایع به انرژی گرمایی در طی فرایند پرتودهی صوتی سیالاستفاده شده است. یک پراب فراصوت با فرکانس ثابت ۲۴kHz و دامنه ۱۲mμ، امواج فراصوت را به درون یک ظرف با هندسهمکعب مربع به ضلع ۱۰/۶۳cm حاوی ۱۲۰۰lm آب منتشر می کند. خروجی شبیه سازی با یک مدل آزمایشگاهیاعتبارسنجی و سازگاری خوبی مشاهده شد. نتایج نشان میدهد که با افزایش حجم مایع در توان ثابت منتقل شده به سیالتوسط مبدل، میزان تغییرات دمای متوسط و اتلاف گرمایی از سطح مایع کاهش مییابد. همچنین با افزایش فاصله پراب ازدیواره تلفات انرژی ناشی از برخورد امواج با دیواره کاهش یافته و در نتیجه میزان بازدهی تبدیل انرژی افزایش می یابد. باافزودن تعداد پراب در حجم ثابت و در نظر گرفتن افزایش دمای متوسط سیال، چگالی و ظرفیت گرمای ویژه مایع (آب)کاهش و انتقال حرارت از سطح آزاد سیال افزایش می یابد که منجر به کاهش میزان بازدهی تبدیل انرژی می شود. به منظوربررسی اثر حجم سیال و تعداد پراب به صورت همزمان بر اختلاط سیال و بازدهی تبدیل انرژی، دو و سه ظرف مکعبی مشابهبه یکدیگر متصل و شبیه سازی با فرض وجود و عدم وجود دیواره های میانی انجام شد. نتایج نشان میدهد که با حذفدیواره های میانی، تلافات انرژی کاهش یافته و همچنین امکان برهم نهی امواج منتشرشده توسط پرابها فراهم می گردد کهخود منجر به افزایش توان جذب شده توسط سیال و بازدهی تبدیل انرژی می شود.

Keywords:

بازدهی تبدیل انرژی , امواج فراصوت , نرم افزار کامسول , روش کالریمتری , کاویتاسیون