| Περίληψη: | Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των τριχοειδών φαινομένων και της θέρμανσης πορωδών μέσων. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν αρχικά η τριχοειδής ανύψωση και η τριχοειδής πίεση που δημιουργείται σε ένα υγρό από ένα πορώδες μέσο με τριχοειδή δομή, καθώς αυτό αντλείται και εκτοπίζει το αέριο που προϋπήρχε μέσα στο πορώδες μέσο. Το αντλούμενο υγρό και το εκτοπιζόμενο αέριο που επιλέχθηκαν ήταν το νερό και ο αέρας αντίστοιχα. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε παραμετρική ανάλυση της μετάδοσης θερμότητας σε υγρό που διαρρέει πορώδες μέσο. Το υγρό που επιλέχθηκε στις περισσότερες προσομοιώσεις ήταν το νερό. Σημείο ενδιαφέροντος της μελέτης ήταν το πώς μπορούν να μεγιστοποιηθούν η τριχοειδής ανύψωση και αύξηση της θερμοκρασίας του υγρού μέσα στο πορώδες μέσο. Οι προσομοιώσεις έγιναν με την χρήση του λογισμικού υπολογιστικής ρευστοδυναμικής Ansys Fluent. Το πολυφασικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της τριχοειδούς πίεσης ήταν το Eulerian Multiphase Model - Leverett j function και το θερμικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για την παραμετρική ανάλυση της μετάδοσης θερμότητας στο πορώδες μέσο ήταν το Local Thermal Equilibrium Model.
Από τα σημαντικότερα συμπεράσματα που προέκυψαν, ένα είναι πως η τριχοειδής ανύψωση αυξάνεται όσο μειώνεται η διαπερατότητα του πορώδους μέσου. Επιπλέον, η μετάβαση από το νερό στον αέρα γίνεται μέσω μιας διφασικής περιοχής, στην οποία οι δύο φάσεις συνυπάρχουν, και στην οποία παρατηρείται μια απότομη αύξηση στην πίεση.
Στην συνέχεια, η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας του ρευστού στη έξοδο του πορώδους μέσου είναι μεγαλύτερη, όσο μικρότερη είναι η ταχύτητά του, όσο μικρότερη είναι η θερμική διαχυτότητα του στερεού υλικού του πορώδους μέσου, και όσο μεγαλύτερο είναι το πορώδες του μέσου. Το σχήμα της διατομής του πορώδους αγωγού δεν επηρεάζει σημαντικά την αύξηση της μέσης θερμοκρασίας του υγρού. Οι παράμετροι αυτοί εκτός από την αύξηση της θερμοκρασίας επηρεάζουν και την κατανομή της θερμοκρασίας του υγρού κατά μήκος και στην έξοδο του πορώδους μέσου. Τέλος, σε σύγκριση με ένα κενό αγωγό, ένας πορώδης αγωγός θερμαίνει πιο ομοιόμορφα το ρευστό που τον διαρρέει κι έτσι αποφεύγεται η δημιουργία σημείων εξάτμισης ή βρασμού κοντά στα τοιχώματα.
|
|---|
