تکنولوژی الکتروهیدرودینامیک

الکتروهیدرودینامیک

در دهه­‌های گذشته محققان تلاش زیادی را در جهت بهبود کنترل جریان و افزایش انتقال حرارت حاصل از آن، به منظور طراحی سیستمی با عملکرد بهینه صرف کرده­‌اند. تاکنون روش­‌های مختلفی برای این منظور ارائه شده است که با استفاده از پتانسیل بالقوه سیستم­‌ها انتظارات موجود را تا حد قابل قبولی برآورده کرده­‌اند.

روش­‌های مختلف بهبود کنترل جریان و افزایش انتقال حرارت، به سه دسته کلی غیرفعال، فعال و ترکیبی تقسیم می­‌شوند. روش­‌های غیرفعال نیازمند اعمال توان خارجی نبوده و اساس آنها تولید آشفتگی یا تغییر در رفتار جریان در اثر ایجاد تغییرات یا قرار دادن ابزارهای اضافی در هندسه سطوح و افزودن موادی به سیال است. در مقابل، در روش­‌های فعال (تزریق و یا مکش سیال، اعمال میدان­های الکترواستاتیک و غیره) اعمال نیروهای خارجی موجب تغییر رفتار جریان و افزایش نرخ انتقال حرارت می­‌شود. همچنین در روش­‌های ترکیبی به منظور بهبود بیشتر عملکرد هيدروليکي-حرارتي سیستم، بیش از یک روش فعال یا غیرفعال به طور همزمان مورد استفاده قرار می­‌گیرد.

در کنار بهبود عملکرد هيدروليکي-حرارتي يک سيستم با استفاده از روش­های فوق، عوامل بسياري وجود دارند که بررسي آنها نيز لازم است. اين عوامل شامل مسائل اقتصادي (هزينه­هاي طراحي مهندسي، ساخت، نصب، کارکرد، نگه­داري و غیره)، قابليت توليد صنعتي (ماشين­کاري، شکل­دهي، اتصال اجزا و غیره)، قابليت اطمينان (تناسب ماده به کار گرفته شده با شرايط کاري، يکپارچگي اجزا و کارکرد درازمدت)، ايمني و بسياري ديگر است.

استفاده از میدان الکتریکی به عنوان یکی از روش­‌های فعال جهت بهبود کنترل جریان و فرآیند انتقال حرارت، موضوعی است که از دهه‌­های گذشته مورد توجه بسیاری بوده است. در این روش مولکول­‌های سیال دی­‌الکتریک تحت تاثیر میدان الکتریکی حاصل از زوج الکترود متصل به منبع تغذیه ولتاژ بالا تشکیل دوقطبی الکتریکی می­‌دهند. این دوقطبی­‌ها در نقاط با شعاع انحنای کوچک الکترود تزریق­‌کننده که دارای گرادیان­‌های شدید میدان الکتریکی است، تجزیه شده که به این پدیده تخلیه کرونا گفته می­‌شود. کرونا یک تابش درخشان مرئی است که در اثر تولید فوتون­‌ها به وجود می­‌آید. در اثر این پدیده، ناحیه‌ه­ای کوچک در اطراف الکترود تزریق­‌کننده با نام منطقه یونیزاسیون تشکیل می­‌شود که شامل یون­‌های مثبت و منفی حاصل از یونیزاسیون مولکول­‌های خنثی اطراف است. در خارج از این منطقه یون­‌های همنام با الکترود تزریق­‌کننده، تحت اثر نیروی حجمی حاصل از میدان الکتریکی به صورت توده‌ای به طرف الکترود جمع‌کننده حرکت کرده و ناحیه جابجایی را تشکیل می­‌دهند. این یون­‌ها در طول حرکت بخشی از مومنتم خود را در اثر برخورد و یا تنش برشی ناشی از اتلاف ویسکوزیته (اختلاف سرعت بین ذرات باردار و بی‌­بار) به مولکول­های خنثی انتقال داده و موجب هدایت آنها به سمت الکترود جمع‌­کننده می­شوند و در نتیجه جریانی با نام باد کرونا ایجاد می­‌شود. این جریان ثانویه بر اساس نوع بار یون­‌های جریان یافته در ناحیه جابجایی (همنام با قطب الکترود تزریق­‌کننده)، به باد کرونای مثبت و منفی تقسیم می­‌شود. شکل زیر شماتیک باد کرونای مثبت که در آن الکترودهای مثبت و منفی به ترتیب به عنوان الکترودهای تزریق‌­کننده و جمع­‌کننده عمل می­‌کنند را نشان می­‌دهد.

تاکنون استفاده از پدیده الکتروهیدرودینامیک نقشی مهم را در زمینه‌­های مختلفی از صنعت و مهندسی ایفا کرده است. به عنوان مثال، از این پدیده جهت افزایش انتقال حرارت در فرآیندهای تک­‌فاز و دوفاز و ایجاد شتاب و حرکت در سیال ساکن بهره برده می‌شود. در صنعت هوافضا، محرک­‌های الکتروهیدرودینامیک جهت کاهش نیروی بازدارندگی هواپیما و یا پایداری جریان هوا به کار گرفته می­‌شوند. در صنعت غذایی جریان کرونا تبدیل به روشی نوین به منظور بهبود فرآیند آب­زدایی شده است. علاوه بر این، الکتروهیدرودینامیک به طور وسیعی جهت کنترل انتشار ذرات و افزایش راندمان جمع­‌آوری ذرات مانند گرد و غبار از طریق باردار کردن آنها توسط میدان الکتریکی مورد استفاده قرار می­‌گیرد.

یکی از این دستگاه‌هایی که در آن می‌توان از تکنولوژی الکتروهیدرودینامیک استفاده کرد دستگاه تولید‌کننده بخور سرد است. این دستگاه با توان مصرفی پایین امکان بخور سرد و گرم را در کوتاهترین زمان فراهم می‌کند.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*