مطالعه پارامتریک مدار جابجایی طبیعی مستطیل شکل تکفاز در حالت پایدار

یک مدار جابجایی طبیعی حرارت را از یک منبع دما بالا دریافت کرده و بدون نیاز به یک پمپ مکانیکی آن را به یک منبع دما پایین پس می دهد. مدار جابجایی طبیعی تکفاز در بسیاری از سیستم های صنعتی جهت خنک سازی کاربرد دارد. توانایی انتقال حرارت مدار جابجایی طبیعی به دبی جریانی که مدار می تواند تولید نماید بستگی دارد. برای مشخص نمودن توانایی انتقال حرارت این مدار، دانستن دبی جریان ضروری است. در حالت پایا، نیروی شناوری و نیروی اصطکاک در امتداد مدار با یکدیگر موازنه می شوند. در این مقاله، ابتدا معادلات حاکم بر مدار جابجایی طبیعی بیان می شوند. سپس با تعریف پارامترهای بدون بعد مناسب معادلات حاکم بصورت بدون بعد باز نویسی می گردند. آنگاه اثرات طول هیتر، طول کولر، قطر لوله ها، ارتفاع مدار، زاویه شیب مدار نسبت به قائم، فاصله هیتر نسبت به بازوهای چپ و راست، فاصله کولر نسبت به بازوهای چپ و راست و توان هیتر بر روی نرخ دبی جرمی و توزیع دما در مداردر حالت پایا بررسی می شوند. در این مطالعه، بر خلاف سایر پژوهش ها مدلی پیوسته برای ضریب اصطکاک در تمامی رژیم های جریان در نظر گرفته شده است. همچنین محل قرار گیری هیتر و کولر در مدار به صورت نامتقارن بررسی شده است. نتایج نشان می-دهند که افزایش ارتفاع مدار، قطر مدار و توان هیتر باعث افزایش نرخ دبی جرمی می گردد. همچنین افزایش یا کاهش طول هیتر بر روی نرخ دبی جرمی اثری ندارد، در حالیکه افزایش زاویه مدار باعث کاهش نرخ دبی جرمی مدار می گردد.