تاثیر همگرایی دیواره های فوق آب گریز میکروکانال بر کارکرد آن به عنوان چاه گرمایی

در این مطالعه، عملکرد میکروکانال چاه گرمایی با دیواره های فوق آب گریز برای نسبت های مختلف همگرایی دیواره های کانال مقایسه شده است. بدین منظور، معادلات سه بعدی ناویر-استوکس و معادله ی انرژی با شرایط مرزی لغزش سرعت و پرش دما با روش حجم محدود حل می شوند. سپس برای یک توان پمپاژ ثابت، به بررسی تغییرات مقاومت حرارتی چاه گرمایی با تغییر تعداد کانال و ضرایب همگرایی عرضی و ارتفاع کانال، پرداخته می شود. نتایج نشان می دهد که در صورت استفاده از دیواره های فوق آب گریز، نسبت بهینه همگرایی عرضی کانال، بزرگ تر از حالتی است که از دیواره های آب دوست استفاده شود. در صورت لغزش مایع بر روی دیواره، تاثیر تعداد میکروکانالها بر عملکرد چاه گرمایی افزایش می یابد. این موضوع کاهش اثر همگرایی عرضی کانال را به دنبال خواهد داشت. همچنین مشخص شده است که در صورت استفاده از دیواره های فوق آب گریز، تعداد بهینه ی کانال ها افزایش می یابد، تا با کاهش کوچک ترین بعد کانال، به افزایش اثر لغزش سطحی کمک کند. درنهایت، نشان داده شده است که برای توان پمپاژ 0.05 وات، استفاده از چاه گرمایی با میکروکانال های همگرا و فوق آب گریز، در مقایسه با میکروکانال های مرسوم، کاهش 28 درصدی مقاومت حرارتی کلی را به همراه خواهد داشت. درواقع افزایش دبی جریان به واسطه ی استفاده از کانال های همگرا با دیواره های فوق آب گریز بر اثر نامطلوب پرش دمایی بر انتقال حرارت غلبه کرده و بهبود قابل توجه عملکرد چاه گرمایی را به دنبال خواهد داشت.