در این مقاله به بررسی عددی و تجربی اثر امواج آلتراسونیک روی نرخ انتقال حرارت با افزایش دامنه ی موج صوتی پرداخته می شود. مدلسازی عددی امکان بررسی تأثیر امواج آلتراسونیک را روی توزیع جریان سیال و انتقال حرارت مشخص می کند. برای این منظور، مخزن به صورت استوانه ای شبیه سازی می شود و گرمکن مارپیچی در ارتفاع ثابت و در سیال قرار می گیرد. همچنین، ترانسدیوسرهای آلتراسونیک به صورت صفحات دایروی در کف مخزن در نظر گرفته می شوند. جهت شبیه سازی انتقال حرارت جابه جایی، از نرم افزار انسیس فلوئنت استفاده می شود و مدلسازی در دو مرحله شامل قبل و بعد از اعمال آلتراسونیک صورت می گیرد. جهت اعتبارسنجی، نتایج عددی برای یک دامنه ی مشخص با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می گردد. برای این منظور، در سامانه ی آزمایشگاهی که از دو استوانه ی هم محور تشکیل شده، گرمکن مارپیچی در ارتفاع مشخص در سیال آب نگهداری و پنج ترانسدیوسر در کف مخزن چسبانده می شود. نتایج آزمایشگاهی و عددی نشان می دهد که ضریب انتقال حرارت جابه جایی با به کارگیری امواج آلتراسونیک افزایش می یابد و اختلاف نتایج تقریبا برابر با ۴ درصد است. با افزایش ضریب انتقال حرارت، دمای آزمایشگاهی و عددی سطح گرمکن با به کارگیری امواج آلتراسونیک کاهش می یابد و نتایج با اختلاف حدود ۵ درصد به هم نزدیک هستند. مقایسه ی توزیع سرعت و دما که از نتایج عددی حاصل شده، نشان می دهد که با به کارگیری امواج آلتراسونیک، اختلاط جریان سیال بهتر صورت گرفته و هر چه دامنه موج آلتراسونیک بیشتر باشد، افزایش ضریب انتقال حرارت و در نتیجه کاهش دمای سطح گرمکن بیشتر خواهد شد.

کلمات کلیدی