بررسی تجربی اثر تغییرات پلاریته الکترود سوزنی بر افزایش تبخیرآب به روش الکتروهیدرودینامیکی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در مقاله حاضر تاثیر حضور میدان الکتریکی با پلاریته مثبت و منفی و دیگر پارامترهای مختلف نظیر سرعت جریان هوای محوری، فواصل الکترودی، ولتاژ الکتریکی و شدت جریان الکتریکی بر نسبت تبخیر مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته­ است. آزمایش­ها با پلاریته مثبت و منفی و فواصل الکترودی 2، 3 و cm 4 و با سرعت­های 25/0، 00/1 و m/s 75/1 انجام گرفتند. اعمال میدان الکتریکی بین الکترودهای سوزنی و صفحه­ای با تشکیل پلاسما حول الکترود سوزنی موجب حرکت توده هوا (باد کرونا) می­گردد. برخورد باد به سطح آب و ایجاد اغتشاش در لایه هوای اشباع مجاور سطح آب، افزایش آهنگ تبخیر را به دنبال دارد. به منظور بررسی تاثیرهریکازمتغیرهایفوقبرروی میزانبهبودتبخیردوآزمایش،یکیدرحضورو دیگریبدوناعمالمیدانالکتریکیانجامشد.
طبق نتایج به دست آمده با تغییر پلاریته منفی به مثبت در سرعت جریان هوای محوری از m/s 75‏/1، در فاصله الکترودی ثابت cm 3، 11‏/29 درصد میزان تبخیر را افزایش می دهد. در انتها به کمک برازش داده‏های آزمایشگاهی، روابطی ارائه شده است که در محدوده ولتاژ شروع کرونا تا ولتاژ شکست صادق می‏باشند.

کلیدواژه‌ها


[1]   Kim, S.H., and Lee, K.W., “Experimental Study of Electrostatic Precipitator Performance and Comparison with Existing Theoretical Prediction Models”, J. Electrostatics Vol. 48, pp. 3-25, (1999).

 

[2]  Leonard, G., Mitchener, M., and Self, S. A., “An Experimental Study of the Electrohydrodynamics Flow in an Electrostatic Precipitators”, J. Fluid Mech. Vol. 127, pp. 123-140, (1983).

 

[3] www.Siemens.com/Precipitator, (2008).

 

[4]  Laohalertdecha, S., Naphon, P., and Wongwises, S., “A Review of Electro Hydrodynamic Enhancement of Heat Transfer”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 11, pp. 858-876, (2007).

 

[5]  Brand, K., “Enhancement of External Condensation Heat Transfer with Electrohydrodynamic Induction Pumping”, Mechanical Engineering Department, Texas A&M University, Ph.D. Thesis, (2002).

 

]6[ پناهی، م. و عالم­رجبی، ع. " بررسی تجربی افزایش نسبت تبخیر آب با استفاده از الکترود سوزنی به روش الکتروهیدرودینامیکی"، نشریة پژوهشی مهندسی مکانیک ایران- سال سیزدهم، شماره اول، تابستان (1390).

 

[7] Sadek, H., Robinson, A.J., Cotton, J.S., Ching, C.Y., and Shoukri, M., “Electrohydrodynamic Enhancement of In-tube Convective Condensation Heat Transfer”, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 49, pp. 1647–1657, (2006).

 

[8] Butrymowicz, D., Trela, M., and Karwacki, J., “Enhancement of Condensation Heat Transfer by Means of EHD Condensate Drainage”, Int. J. Therm. Sci., Vol. 41, pp. 646–657, (2002).

 

[9] Bologa, M.K., Savin, I.K., and Didkovsky, A.B., “Electric-field-induced Enhancement of Vapor Condensation Heat Transfer in the Presence of a Non-condensable Gas”, Int. J. Heat Mass Transfer, pp. 1558–1577, (1987).

 

[10] Bologa, M.K., and Didkovskiy, A.B., “Enhancement of Heat Transfer in Film Condensation of Vapors of Dielectric Liquids by Superposition of Electric Fields”, Heat Transfer Soviet Res., Vol. 9, pp. 147–151, (1997).

 

[11] Bologa, M.K., Savin, I.K., and Didkovsky, A.B., “Electric-field-induced Enhancement of Vapor Condensation Heat Transfer in the Presence of a Non-condensable Gas”, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 30, pp. 1577–1585, (1987).

 

[12] Bologa, M. K., Sajin, T.M., Kozhukhar, L.A., Klimov, S.M., and Motorin, O.V., “The Influence of Electric Fields on Basic Processes Connected with Physical Phenomena in Two-phase Systems”, Int. Conference on Conduction and Breakdown in Dielectric Liquid, pp. 69–72, (1996).

 

[13] Cheung, K., Ohadi, M.M., and Dessiatoun, S.V., “EHD-assisted External Condensation of R-134a on Smooth Horizontal and Vertical Tubes”, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 42, pp. 1747– 55, (1999).

 

[14] Holmes, R.E., and Chapman, A.J., “Condensation of Freon-114 in the Presence of a Strong Nounniform Alternating Electric Field”, J. Heat Transfer, pp. 616–20, (1970).

 

[15] Wawzyniak, M., and Seyed-Yagoobi, J., “Experimental Study of Electrohydro Dynamically Augmented Condensation Heat Transfer on a Smooth and an Enhanced Tube”, J. Heat Transfer, Vol. 118, pp. 499–502, (1996).

 

[16] Sunada, K., Yabe, A., Taketani, T., and Yoshizawa, Y., “Experimental Study of EHD Pseudo-drop Wise Condensation”, Proc. ASME/JSME Thermal Eng, Vol. 3, pp. 61–7, (1991).

 

[17] Moreau, E., Leger, L., and Touchard, G., “Effect of a DC Surface-corona Discharge on a Flat Plate Boundary Layer for Air Flow Velocity Up to 25 m/s”, J. Electrostatics, Vol. 64, pp. 215–225, (2006).

 

[18] Leonard, G., Mitchener, M., and Self, S. A., “An Experimental Study of the Electrohydrodynamics Flow in an Electrostatic Precipitators”, J. Fluid Mech. Vol. 127, pp. 123-140, (1983).

 

[19] Alemrajabi, A., and Lai, F. C., “EHD-enhanced Drying of Partially Wetted Glass Beads”, Drying Technology, Vol. 23, pp. 597–609, (2005).

 

[20] Laohalertdecha, S., and Wongwises, S., “Effects of EHD on Heat Transfer Enhancement and Pressure Drop During Two-phase Condensation of Pure R-134a at High Mass Flux in a Horizontal Micro-fin Tube”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 30, pp. 675–686, (2006).

 

[21] Kalman, H., and Sher, E., “Enhancement of Heat Transfer by Means of a Corona Wind Created by a Wire Electrode and Confined Wings Assembly”, Appl. Thermal Eng., Vol. 21, pp. 265-282, (2001).

 

[22] Kamkari, B., and Alemrajabi, A.A., “Investigation of Electrohydrodynamically Enhanced Convective Heat and Mass Transfer from Water Surface”, Int. J. Heat Transfer Engineering, pp. 138–146, (2010).

 

[23] Darabi, J., Ohadi, M.M., and Devoe, D., “An Electrohydrodynamic Polarization Micropump for Electronic Cooling”, J. Microelectromechanical Systems, Vol. 10, pp. 98–106, (2001).

 

[24] Barthakur, N.N., “Electrostatically Enhanced Evaporation Rates of Saline Water”, Desalination, Vol. 74, pp. 339-353, (1989).

 

]25[ پناهی، م.، " بررسی تجربی اثر شکل و هندسه الکترود بر نرخ تبخیرآب به روش الکتروهیدرودینامیکی (EHD)"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مکانیک،(1389).

 

[26] Lai, F.C., and Sharma, R.K., “EHD-enhanced Drying with Multiple Needle Electrode”, J. Electrostatics, Vol. 63, pp. 223–237, (2005).

 

[27] Subir, R., “An Introduction to High Voltage Engineering”, Prentice – Hall, New York, (2004)

 

[28] Kuffel, E., Zaengl, W. S., and Kuffel, J., “High Voltage Engineering: Fundamentals”, Newness, 2nd Edition, Published by Butterworth-Heinemann, (2000).

 

[29] Kibler, K. G., and Carter, H. G., “Electrocooling of Gases”, J. Applied Physics, Vol. 45, pp. 4436-4440, (1974).

 

[30] Chaker, M., and Cyrus, B., “Inlet Fogging of Gas Turbine Engines-part I: Fog Droplet Thermodynamics, Heat Transfer, and Practical Considerations”, J. Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 126, pp. 545-558, (2004).