جوشش یا جابه جایی آزاد چیست؟

جابه جایی آزاد یا جوشش فرایندی است که در آن مایعی به فاز بخار تبدیل می‌گردد نقطه جوش نقطه‌ای است که مایع در آن نقطه تغییر فاز داده و به بخار در دمای ثابت تبدیل می‌شود.

شرکت فنی مهندسی آدر صنعت در زمینه طراحی و تحلیل مسائل مکانیکی و شبیه سازی این گونه مسائل به منظور یافتن نقاط قوت و ضعف طراحی ها، مسائل را با نرم افزارهای تحلیل انسیس تحلیل می نماید و جهت گسترش علم تحلیل در همه ابعاد آن آموزش آن را در سایت آدر صنعت قرار می دهد. همچنین جهت بررسی جابه جایی طبیعی می توانید به مقاله ISI مرتبط با این عنوان مطالعه و بهره ببرید.

شبیه سازی جابه جایی آزاد (جوشش) چیست؟

در این آموزش شرکت فنی مهندسی آدر صنعت به بررسی و آموزش جابه جایی طبیعی سیال در کانال می پردازد. در این مقاله علاوه بر توضیحاتی که پیرامون جابه جایی طبیعی سیال پرداخته شده است در سایت مربوطه فیلم آموزش و شبیه سازی تحلیل جوشش نیز جهت بهره گیری دانشجویان و فراگیران قرار داده شده است. در این آموزش به بررسی و ترسیم هندسه کانال و همچنین چگونگی تعریف دامین برای هندسه و پس از آن به جهت تحلیل CFD مسئله نیاز به المان بندی هندسه بود که با تعریف المان بندی و مش بندی هندسه این مهم انجام شد.

پس از این گام نوبت به تعیین شرایط مرزی و تعیین توابع حلگر می باشد. در این قسمت نیاز است که به مسئله چگونگی تغییرات چگالی بر حسب دما و جابه جا شدن سیال  به دلیل تغییر دما بحث و تحلیل نمود در این قسمت به دلیل تحلیل دمایی سیال معادله انرژی فعال و استفاده می گردد و به دلیل سرعت کم جابه جایی سیال و آرام بودن جریان سیال معادله اغتشاشی مناسب انتخاب می گردد.

جریان آرام چیست؟

جریان آرام به جریانی گویند که مقدار عدد رینولدز در کانال زیر 2500 قرار گیرد. به علت پائین بودن سرعت جریان سیال در جریان جوشش معادله اغتشاشی سیال آرام در نظر گرفته شده و مسئله تحلیل می گردد. در آموزشی که ارائه می گردد و همچنین فیلم آموزش شبیه سازی جوشش چگونگی شبیه سازی و مدلسازی هندسه و سایر مراحل از جمله المان بندی و تعیین شرایط مرزی مسئله و تحلیل و بحث پیرامون نتایج جهت آموزش مهندسان و متخصصان مهندسی علوم مکانیک و شیمی و نفت و سایر رشته های مهندسی ارائه شده است.

در جوشش سیال سبب تولید ریز حباب هایی درون سیال شده و خود این حباب ها از زمان تولید و جدایش آن از کناره های دیواره ها و بدنه مخزن سبب خوردگی و سوراخ شدن بدنه مخزن می گردد. از سویی به جهت جلوگیری از این رخ داد نیاز به تحلیل و بررسی جوشش و نرخ تولید آن نیاز است که بررسی گردد سرعت تولید و جدایش این حباب ها به چه میزانی است. هرچه میزان تولید این حباب ها افزایش یابد میزان خوردگی و تخریب لایه داخلی مخزن افزایش می یابد.

جداساز هوا از سیال چیست؟

به جهت جلوگیری از خوردگی بدنه مخزن می توان درون مخزن جداری محافظی قرار داد به گونه ای که مقاومت در برابر این حباب ها داشته باشد. از سویی در صنایع نفت و گاز و نیروگاهی از تجهیزی به نام Deaerator استفاده می گردد که حباب های درون سیال تا حدی کاهش یابد.

نقطه جوش مواد با یکدیگر فرق دارد و به همین علت و خاصیت با افزایش دما یک سیالی که مخلوطی از چند سیار است می‌توان با افزایش دما و با فرایندی که تقطیر جز به جز نام دارد جداسازی کرد هرچه یک جامد و یا یک ماده ناخالصی در یک سیال مخلوط گردد نقطه جوش آن افزایش می‌یابد جوشش استخری به جوششی گویند که بر اثر جابجایی آزاد سیال از کف و دیواره به علت جذب حرارت و جدایش حباب از دیواره‌ها جوشش استخری گویند.

جابجایی اجباری چیست؟

جابجایی اجباری در این نوع جوشش سیال بر اساس جابجایی لایه‌های سیال توسط یک نیروی خارجی مانند پمپ جوشش اجباری گویند ر یک جریان از ستون مایع که در حال جوشش می‌باشد سه ناحیه وجود دارد 1-مایع تک فاز ۲- جوشش مادون سرد ۳- ناحیه جوشش دو فازی می‌باشد که ناحیه جریان مادون سرد خود دارای سه ناحیه می‌باشد 1- جوشش جزئی 2- ناحیه جوشش توسعه یافته 3- ناحیه شامل کسر حجمی بالای بخار در ناحیه سرد.

هنگامی که دمای سیال از دمای جوش کمتر است حباب‌های ریزی تشکیل می‌گردد که یک سری از حباب‌ها در فاز مایع سیال مخلوط می‌گردند و یک سری از حباب‌ها با افزایش دمای سیال به سمت بالا حرکت می‌کند و رژیم‌های جریان دو فازی تشکیل می‌دهد و هنگامی که دمای دیواره ظرف از دمای سیال بیشتر گردد سیال شروع به جوشش کرده که همان جوشش مادون سرد است ارتفاع تاثیر بسزایی در جوشش دارد به طوری که به ازای هر ۳۰۰ متر ارتفاع یک درجه سانتیگراد از دمای جوشش سیال کاهش می‌یابد.

جابه جایی آزاد چیست؟

به انتقال حرارتی که همزمان با جابجایی سیال یا حرکت سیال اتفاق می‌افتد جابجای آزاد می‌گویند در جابجایی آزاد یا جوشش سرعت حرکت سیال بسیار کم می‌باشد به همین علت ضریب جابجایی طبیعی یا کنوانسیون کم می‌باشد در جوشش یا جابجایی آزاد هنگامی که سیال گرم می‌شود چگالی آن کاهش می‌یابد و جای آن با سیال سرد بالایی و فوقانی جابجا می‌شود لذا باعث حرکت سیال می‌گردد در جابجای آزاد به علت اینکه عامل حرکت سیال حرارت و دما می‌باشد ایه مرزی سرعت با لایه مرزی گرمایی منطبق می‌باشد.

جوشش در صنعت:

جوشش در صنعت یک پدیده‌ای است که نگران کننده می‌باشد وجوشش به دلیل بالا رفتن دما و فشار بخار می‌باشد هر ماده‌ای که ماهیت آن در طول یک لوله و یا سیستم تغییر می‌کند از جمله تنش خوردگی و سایر پارامترهای مکانیکی دچار تغییرات اساسی می‌باشد لذا بررسی این پدیده در نرم‌افزار و تحلیل مبانی آنها حائز اهمیت می‌باشد.

در جابجایی طبیعی جهت مدل سازی در نرم‌افزار لازم است فضای محیطی که در اطراف منبع حرارتی وجود دارد مدل سازی گردد و پس از تنظیم شرایط هندسه نیاز به المان ریزی هندسه جهت شبکه‌بندی و مش ریزی می‌باشد نیاز است در نزدیکی منبع حرارتی که سیال در آن در تماس می‌باشد المان ریزی ریزتر قرار بگیرد و بعد از تعیین شرایط مرزی و توابع حلگر مانند توابع انرژی و اغتشاشی و غیر دمای دیواره‌ها و محیط را در نرم‌افزار وارد بکنیم و پس از تعیین کوبل معادلات سرعت و فشار و ضرایب همگرایی مسئله را تحلیل و نتایج حاصل از جابه جایی طبیعی را بررسی و تحلیل می‌نماییم.