شبیه سازی دوبعدی جوشش هسته ای استخری و بررسی مکانیزم تغییر فاز در شارهای حرارتی پایین

در پژوهش حاضر، جوشش هسته ای استخری مبرد R-245fa در شرایط اشباع روی یک لوله ی افقی در فشار kPa 8/123 و دمای °C 20 تحت شارهای حرارتی مختلف (بین kW/m2 18 تا 27) به صورت عددی شبیه سازی شده و جزییات جریان در آن مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی عددی توسط مدل چندفازی حجم سیال با بازسازی هندسی سطح مشترک، بدون ایجاد هسته ی حباب های اولیه توسط مدل تغییر فاز لی و مدل کشش سطحی نیروی سطحی پیوسته صورت پذیرفته است. اهمیت این مطالعه و ایجاد این مدل عددی، علاوه بر اهمیت صنعتی جوشش استخری در طراحی رآکتورهای هسته ای و اواپراتورهای مغروق در سیال، در اعتبارسنجی مدل عددی در پیش بینی سهم جوشش در جریان های اجباری فیلم ریزان یا بالارونده روی لوله یا دسته لوله ی افقی است. ضریب انتقال حرارت جابه جایی مدل عددی ایجاد شده در مقایسه با داده های تجربی در دو شار حرارتی kW/m2 18 و 24، حداکثر 67/6% خطا داشته و در مقایسه با رابطه ی جوشش کوپر در شارهای حرارتی kW/m2 18 تا 27، حداکثر 64/8% متفاوت است. علاوه بر این، در این بررسی، روند حباب زایی و کنده شدن حباب ها از دیواره ی لوله و مایع مافوق اشباع کناره ی آن، دمای مایع و حباب و نحوه ی حرکت جریان تحت اثر حباب های ایجاد شده در اطراف لوله مورد مطالعه قرار گرفته است.