مطالعه عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی دی اکسید کربن فوق بحرانی در لوله عمودی با استفاده از معادله حالت چند پارامتری اسپن و وگنر

سیال فوق بحرانی به دلیل دارا بودن خصوصیات منحصربه فرد سال هاست که در برخی از صنایع به منظور افزایش کارایی فرآیندها جایگزین سیال غیر بحرانی شده و از زمان شناختش مورد مطالعات آزمایشگاهی، عددی و تحلیلی متعددی قرارگرفته‎ است. در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت جابجایی طبیعی آرام بین لوله داغ دما ثابت عمودی و دی اکسید کربن فوق بحرانی به طور عددی شبیه سازی شده است. مدل سازی این فرآیند به صورت دوبعدی شبه گذرا و با استفاده از روش حجم محدود انجام گرفته است. هدف اصلی پژوهش بررسی اثر تغییرات خواص سیال فوق بحرانی نزدیک دمای شبه بحرانی آن بر میدان سرعت و دمای سیال در انتقال حرارت جابجایی طبیعی و درنهایت تاثیر این تغییرات بر میزان کل انتقال حرارت صورت گرفته به سیال نسبت به حالت غیر بحرانی است. مدل‎سازی فرآیند انتقال حرارت بین دماهای ۳۰۵ تا ۳۱۲ کلوین و فشارهای ۷.۵ تا ۹ مگا پاسکال انجام شده است. در این تحقیق به منظور محاسبه‎ی خواص دی اکسید کربن در شرایط مختلف برای اولین بار از معادله حالت چند پارامتری اسپن و وگنر برحسب انرژی هلمهولتز به طور مستقیم استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده افزایش نرخ انتقال حرارت جابجایی آزاد به دی اکسید کربن در حالت فوق بحرانی نسبت به فرض گاز ایده آل تا ۱۶۰% در نزدیکی نقطه شبه بحرانی و در دیگر نقاط افزایش تا ۱۱۸% است.

مطالعه عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی دی اکسید کربن فوق بحرانی در لوله عمودی با استفاده از معادله حالت چند پارامتری اسپن و وگنر Keywords:

Supercritical Fluid , Natural Convection , Vertical Tube , Finite volume , Nusselt number , سیال فوق بحرانی , جابجایی طبیعی , لوله ی عمودی , روش حجم محدود , عدد ناسلت