وبلاگ

:
در این پژوهش تحلیلی بر انتقال حرارت تشعشعی در میكروكانال ها انجام شده است. تحلیل حرارتی یك میكروكانال با سطح مقطع مستطیلی شكل كه توسط سیال عاملی چون یك نانوسیال تك فاز با جریان لایه ای خنك می شدند. از نتایج كارهای قبلی كه در شرایط دیواره دما ثابت به دست آمده بودند در این بررسی استفاده شد و نقشه خطای روش یك معادله ای و دو معادله ای در شناسایی مسائلی كه اثر تشعشع در آنها بیشتر است استفاده شد. تبادل تشعشعی بین سطوح سقف و كف میكروكانال بررسی شد. به اثر حضور نانوذره ها و اثر تشعشع در فاصله های بسیار كم نیز اشاره شد.
دیباچه:

در چند دهه اخیر افق های جدیدی پیش روی ساخت تجهیزات و سیستم های با مقیاس میكرو قرار گرفته است. هر چه كه توانایی بشر در افزایش میزان دفع حرارت از واحد سطح تكامل بیشتری یابد امكان استفاده از فناوری های پیشرفته برای افراد بیشتری فراهم می شود. یكی از مهم ترین چالش هایی كه توسعه سیستم های با مقیاس میكرو با آن مواجه بوده و می باشد، مسئله دفع حرارت ناشی از عملكرد این دستگاه ها می باشد، لذا دستیابی به مدارج بالاتر انتقال حرارت با استفاده از میكروكانال ها مورد توجه قرار گرفت لیكن به سهم 

تشعشع در انتقال حرارت در میكروكانال ها كمتر پرداخته شده است.

هدف از پژوهش حاضر در نظر گرفتن سهم تشعشع در انتقال حرارت در میكروكانال ها جهت دستیابی به پیش بینی های دقیق تری از انتقال حرارت كل در میكروكانال ها می باشد.
گفتار نخست
1- معرفی میكروكانال ها
1-1- نیازمندی به گذرگاه های باریكتر برای عبور جریان
جریان سیال داخل كانال ها در بطن بسیاری از سیستم های طبیعی و سیستم های ساخته شده توسط بشر قرار دارد، انتقال جرم و حرارت در سیستم های بیولوژیكی در كل طول دیواره های كانال قابل انجام می باشد، مواردی چون مغز، ریه ، كلیه، روده و مانند آنها، به مانند آنچه كه در بسیاری از سیستم های ساخته شده توسط بشر به وقوع می پیوندد. مواردی چون مبدل های حرارتی، راكتورهای هسته ای، واحدهای تقطیر، واحدهای جداسازی هوا و نظیر آنها. به طور كلی فرایندهای انتقال در طول دیوارة كانال ها انجام می شود، چرا كه جریان حجمی از روی سطح مقطع كانال عبور می كند بنابراین سطح مقطع كانال می تواند به عنوان عبور دهنده سیال به داخل یا خارج دیواره های كانال ایفای نقش نماید. كانال دو وظیفه اساسی دارد كه باید در طول عملكرد خود به انجام برساند:
1- سیال را به برخورد موثر با دیواره های كانال وادار نماید.
2- به منظور اینكه فرایند انتقال به خوبی انجام پذیرد كانال باید همواره سیال جدید را به سمت دیواره فرستاده و سیالی را كه در نزدیك دیواره است و وظیفه فرایند انتقال خود را انجام داده از دیدار دور نماید تا سیال جدید در مجاورت دیواره جایگزین آن شود.
نرخ فرآیند انتقال به مساحت سطح تماس با سیال بستگی دارد كه این خود برای كانال با سطح مقطع دایره ای به قطر كانال، D بستگی داشته همچنان كه نرخ جریان نیز به مساحت سطح مقطع كانال بستگی دارد، كه سطح مقطع نیز به طور خطی با D2 متناسب است، بنابراین نسبت مساحت سطح داخلی كانال به حجم با قطر كانال نسبت عكس خواهد داشت، پر واضح است كه با كاهش قطر نسبت مساحت سطح داخلی كانال به حجم افزایش خواهد داشت.
در بدن انسان دوفرایند انتقال حرارت و جرم با اهمیت بسیار زیاد در ریه و كلیه اتفاق می افتد. جایی كه قطر كانال ها یا به عبارتی دیگر مجراهای باریك چیزی در حدود چهارمیكرومتر می باشد. گستره ای از میكروكانال ها با ابعاد مختلف با ذكر نوع سیستمی كه میكروكانال در آنها به كار رفته است، در شكل (1-1) آورده شده است.
جالب است كه در سیستم های بیولوژیکی فرایندهای انتقال جرم، ابعاد كانال كوچكتری دارند، جایی كه از كانال های با ابعاد بالاتر فقط به منظورجابجایی سیال استفاده می شود. از نقطه نظر مهندسی ما شاهد حركتی از كانال های با ابعاد بالا یعنی حدود 10 تا 20 میلیمتر به كانال های با ابعاد پایین تر می باشیم تا جایی كه علاقه به گستره از چند ده تا چندصد میكرومتر، استفاده از كلمه “مقیاس میكرو” به عنوان یك واژه متداول جهت استفاده در تقسیم بندی های علمی و مهندسی كه با فرایندهایی در این مقیاس سروكار دارند، شناخته شده و پذیرفته شده است.
هرچه ابعاد كانال کوچکتر می شود تعداد بیشتری از تئوری هایی كه برای توصیف وضعیت سیال، انرژی و انتقال جرم استفاده می شد نیازمند بررسی بیشتر جهت حصول اطمینان از اعتبار این تئوری ها در تشریح مسئله با ابعاد میكرو می باشد. دو عامل اساسی جهت دور شدن از تئوری های معمولی جهت توصیف مقیاس میكرو وجود دارد، به عنوان مثال به دلیل قطر كوچك كانال ممكن است شاهد تغییراتی در نحوه مدل سازی جریان سیال داخل كانال باشیم:
1- تغییری در فرایندهای اساسی مانند انحراف از فرضی محیط پیوسته برای جریان گاز، یا اثر گذاری مضاعف بعضی از نیروها مانند نیروهای الكتروسینتیكی و مانند آن.
2- عدم قطعیت در كاربرد عوامل اساسی كه به روش های آزمایشگاهی در مسائل با مقیاس بالاتر به دست آمده است مانند ضرایب افت، ورودی و خروجی، جریان سیال داخل لوله ها.
3- عدم قطعیت در اندازه گیری های مقیاس میكرو مانند ابعاد هندسی و پارامترهای مسئله.