تحقیق تجربی و عددی حاضر اثر مواد متخلخل فلزی وارد شده در لوله را بر روی میزان انتقال حرارت بررسی می ‌کند. این لوله تحت جریان گرمایی ثابت و یکنواختی قرار می گیرد. اثر تخلخل، قطر ماده متخلخل و هدایت حرارتی، به علاوه  عدد رینولد بر روی نرخ انتقال حرارت و افت فشار بررسی شده اند. نتایج بدست آمده با حالت جریان خالص مقایسه شد که در آن از هیچ ماده  متخلخلی استفاده نشده بود. نتایج بدست آمده حاکی از این بود که می  توان میزان انتقال حرارت بالا را با استفاده از مغزی های متخلخل بدست آورد که البته باعث افت فشار قابل توجهی می شوند. همچنین نشان داده شده است که در هنگام استفاده از مغزی متخلخل، برای شبیه ‌سازی دقیق انتقال حرارت باید هدایت حرارتی مؤثر مغزی را به دقت بررسی نمود.

کلیدواژه: تبادل حرارت اجباری، ازایش انتقال حرارت؛ مواد متخلخل

- مقدمه

استفاده از مواد متخلخل مختلف در انتقال حرارت همرفت اجباری به طور وسیعی مورد بررسی قرار گرفته است و این به خاطر پتانسیل کاربردهای مهندسی وسیعی است که این مواد دارند، کاربردهایی چون سرمایش الکترونیکی، فرآیندهای خشک کننده، مبدل های حرارتی زمینه جامد، لوله ی حرارتی، انبار غلات، بازیافت پیشرفته ی مخازن نفتی و ...

النمیر و الکام [1] مسئله ی جریان همرفت اجباری گذرا را در یک حلقه ی هم مرکز بررسی کردند که به صورت جزئی با زیرلایه‌های متخلخلی پر شده که بر روی استوانه ی داخلی یا خارجی قرار گرفته بودند. افزایش تا 12 برابر در عدد ناسلت (Nu) در مقایسه با حالت حلقه بدون تخلخل گزارش شد و در حالتی که زیرلایه‌ی متخلخل در استوانه ی داخلی قرار داده شده بود عملکرد حرارتی بهبود یافت. بر اساس نتایج بدست آمده از الکام و النیمر [2] نیز عملکرد حرارتی یک مبدل حرارتی لوله ی هم مرکز رایج مورد بررسی قرار گرفت که در آن زیرلایه های متخلخل در هر دو طرف استوانه ی داخلی قرار داده شده بودند. نتایج عددی بدست آمده نشان داد که زیرلایه‌های متخلخل با ضخامت بهینه، حداکثر بهبود را در عملکرد حرارتی مبدل حرارتی فراهم آوردند و افزایش متوسطی نیز در توان پمپاژ ایجاد نمودند. اخیراً محمد [3] افزایش انتقال حرارتی برای جریان در لوله یا کانال هایی که به صورت جزئی یا کامل با ماده ی متخلخل در مرکز کانال پر شده بودند را با روش عددی مورد مطالعه قرار داد.