پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 22 |
| تعداد شمارهها | 712 |
| تعداد مقالات | 10,258 |
| تعداد مشاهده مقاله | 72,013,228 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 63,762,227 |
بررسی تأثیر پارامترهای وابسته به دما بر عملکرد پره حرارتی با استفاده از روش سطح پاسخ | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| دوره 24، شماره 84، فروردین 1405، صفحه 253-264 اصل مقاله (739.27 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2025.36715.2802 | ||
| نویسندگان | ||
| نوید احدی جمایران؛ امیر حیدری* ؛ فهیمه حوری آباد صبور؛ علی نعمت اله زاده | ||
| گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 08 بهمن 1403، تاریخ بازنگری: 12 خرداد 1404، تاریخ پذیرش: 02 تیر 1404 | ||
| چکیده | ||
| پرههای حرارتی، بهعنوان یکی از اجزای کلیدی در بهبود عملکرد سیستمهای انتقال حرارت، نقشی حیاتی در صنایع مختلف ایفا میکنند. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر پارامترهای بدون بعد وابسته به دما، از جمله، پارامتر ترمو-هندسی M بهعنوان نسبت انتقال حرارت جابجایی به هدایت حرارتی و همچنین اثر هندسی پره، ، نمای وابستگی ضریب انتقال حرارت n و نمای وابستگی هدایت حرارتی β بر بازده حرارتی انجام شده است. این پارامترها به منظور بدون بعد سازی پاسخ تحلیلی موجود در منابع تعریف شدهاند. برای اینمنظور، از روش سطح پاسخ (RSM) بهعنوان یک ابزار آماری پیشرفته و مدلسازی دقیق استفاده شد. برای هر یک از پارامترها، 6 سطح به صورت فول فاکتوریل در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل ارائهشده با ضریب تعیین R²برابر با0/999 و p-value<0/0001از دقت بسیار بالایی در پیشبینی رفتار سیستم برخوردار است. نتایج نشان داد که افزایش پارامتر M منجر به کاهش بازده حرارتی میشود، زیرا افزایش نرخ انتقال حرارت جابجایی، تمرکز دما را در بخشهایی از پره تشدید میکند. افزایش پارامتر n با تمرکز نرخ انتقال حرارت در نواحی گرمتر پره، بازده کلی را کاهش میدهد. در مقابل، تغییرات پارامتر β تأثیر کمتری بر عملکرد کلی پره دارد اما میتواند به یکنواختتر شدن توزیع دما کمک کند. استفاده از روش سطح پاسخ نهتنها هزینه محاسباتی را کاهش میدهد، بلکه امکان تحلیل سریع و دقیق شرایط پیچیده را فراهم میکند. نتایج این تحقیق میتوانند بهعنوان راهنمایی مؤثر برای طراحی بهینه پرهها در صنایع انتقال حرارت و انرژی استفاده شوند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| پره حرارتی؛ روش سطح پاسخ؛ ضریب هدایت حرارتی؛ ضریب انتقال حرارت؛ وابستگی دمایی؛ کارایی پره | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of Temperature-Dependent Parameters Effect on Thermal Fin Performance Using the Response Surface Methodology | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Navid Ahadi-Jomairan؛ Amir Heydari؛ Fahimeh Hooriabad Saboor؛ Ali Nematollahzadeh | ||
| Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Thermal fins, as one of the key components in enhancing the performance of heat transfer systems, play a vital role in various industries. This study investigates the effects of key dimensionless, temperature-dependent parameters, including the thermo-geometric parameter 𝑀, which represents the ratio of convective to conductive heat transfer, as well as the heat transfer coefficient exponent 𝑛, and the thermal conductivity exponent 𝛽 on the thermal efficiency of fins. These parameters were defined to nondimensionalize the available analytical solutions in the literature. To achieve this, Response Surface Methodology (RSM) was employed as an advanced statistical and modeling tool. A full factorial design with six levels for each parameter was used. The proposed model demonstrated excellent predictive accuracy, with an R² value of 0.990 and a p-value < 0.0001. Results revealed that increasing the parameter 𝑀 decreases thermal efficiency due to enhanced convective losses and localized temperature gradients. Similarly, higher values of 𝑛 lead to efficiency reduction by concentrating heat transfer in hotter regions of the fin. Conversely, variations in 𝛽 showed a smaller effect on overall performance but contributed to a more uniform temperature distribution. The use of the response surface method not only reduces the computational cost, but also allows for rapid and accurate analysis of complex conditions. The results of this research can be used as an effective guide for the optimal design of fins in the heat transfer industries. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Thermal fin, Response surface methodology, Thermal conductivity, Heat transfer coefficient, Temperature dependency, Fin efficiency | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] Bergman, Theodore L. Fundamentals of heat and mass transfer. John Wiley & Sons, 2011. [2] Bergman, Theodore L., Adrienne S. Lavine, Frank P. Incropera, and David P. DeWitt. Introduction to heat transfer. John Wiley & Sons, 2011. [3] Mujumdar, Arun S. "Recent Advances in Analysis of Heat Transfer for Fin Type Surfaces Edited by B. Sunden and PJ. Heggs Computational Mechanics, Inc. 25 Bridge St., Billerica, MA 01821, USA 1999, 293 pages." Drying Technology 18, no. 7 (2000): 1633-1634. [4] Kraus, Allan D., Abdul Aziz, James Welty, and D. P. Sekulic. "Extended surface heat transfer." Appl. Mech. Rev. 54, no. 5 (2001): B92-B92. [5] Ali, Hafiz Muhammad, and Adeel Arshad. "Experimental investigation of n-eicosane based circular pin-fin heat sinks for passive cooling of electronic devices." International Journal of Heat and Mass Transfer 112 (2017): 649-661. [6] Sakanova, Assel. "Heat transfer enhancement of perforated pin heat sink in future aircraft applications." Applied Thermal Engineering 124 (2017): 315-326. [7] Khani, F., M. Ahmadzadeh Raji, and H. Hamedi Nejad. "Analytical solutions and efficiency of the nonlinear fin problem with temperature-dependent thermal conductivity and heat transfer coefficient." Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 14, no. 8 (2009): 3327-3338. [8] Chen, Jiaqi, Qiulei Wu, Hao Wang, Zhiqing Quan, and Hancheng Dan. "Modeling and analysis of ice condensation on bridge deck pavement surface based on heat transfer theory and finite element method." Applied Thermal Engineering 241 (2024): 122344. [9] Kim, Sin, and Cheng-Hung Huang. "A series solution of the non-linear fin problem with temperature-dependent thermal conductivity and heat transfer coefficient." Journal of Physics D: Applied Physics 40, no. 9 (2007): 2979-2987. [10] Joneidi, A. A., D. D. Ganji, and M. Babaelahi. "Differential transformation method to determine fin efficiency of convective straight fins with temperature dependent thermal conductivity." International Communications in Heat and Mass Transfer 36, no. 7 (2009): 757-762. [11] Chiang, Ko-Ta, Chih-Chung Chou, and Nun-Ming Liu. "Application of response surface methodology in describing the thermal performances of a pin-fin heat sink." International Journal of Thermal Sciences 48, no. 6 (2009): 1196-1205. [12] Liaw, S. P., and R. H. Yeh. "Fins with temperature dependent surface heat flux—I. Single heat transfer mode." International Journal of Heat and Mass Transfer 37, no. 10 (1994): 1509-1515. [13] S. Liaw, and R. Yeh, "Fins with temperature dependent surface heat flux—II. Multi-boiling heat transfer". International Journal of Heat and Mass Transfer 37, no. 10 (1994): 1517-1524. [14] Mosayebidorcheh, Sobhan, D. D. Ganji, and Masoud Farzinpoor. "Approximate solution of the nonlinear heat transfer equation of a fin with the power-law temperature-dependent thermal conductivity and heat transfer coefficient." Propulsion and Power Research 3, no. 1 (2014): 41-47. [15] Khuri, André I., and Siuli Mukhopadhyay. "Response surface methodology." Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics 2, no. 2 (2010): 128-149. [16] Mele, Mahmuda Akter, Ravinder Kumar, Tewodros Kassa Dada, Amir Heydari, and Elsa Antunes. "Investigation of gold adsorption by ironbark biochar using response surface methodology and artificial neural network modelling." Journal of Cleaner Production 456 (2024): 142317. [17] Vaferi, Kourosh, Mohammad Vajdi, Sahar Nekahi, Amir Heydari, Farhad Sadegh Moghanlou, Hossein Nami, and Haleh Jafarzadeh. "Thermo-hydraulic performance optimization of a disk-shaped microchannel heat sink applying computational fluid dynamics, artificial neural network, and response surface methodology." Heliyon 9, no. 10 (2023). [18] Heydari, Amir, Elhameh Narimani, and Fatemeh Pakniya. "Explicit determinations of the Colebrook equation for the flow friction factor by statistical analysis." Chemical Engineering & Technology 38, no. 8 (2015): 1387-1396. [19] Motamedisade, Anahita, Amir Heydari, D. J. Osborn, Abdulrahman S. Alotabi, and Gunther G. Andersson. "Au9 clusters deposited as co-catalysts on S-modified mesoporous TiO2 for photocatalytic degradation of methyl orange." Applied Surface Science 655 (2024): 159475. [20] Motamedisade, Anahita, Amir Heydari, Yanting Yin, Abdulrahman S. Alotabi, and Gunther G. Andersson. "Enhanced Photocatalytic Degradation of Methyl Orange Using Nitrogen‐Functionalized MesoporousTiO2 Decorated with Au9 Nanoclusters." Solar RRL 8, no. 7 (2024): 2300943. [21] Moitsheki, R. J., T. Hayat, and M. Y. Malik. "Some exact solutions of the fin problem with a power law temperature-dependent thermal conductivity." Nonlinear Analysis: Real World Applications 11, no. 5 (2010): 3287-3294. [22] Anbarloei, Mahdi, and Elyas Shivanian. "Exact closed-form solution of the nonlinear fin problem with temperature-dependent thermal conductivity and heat transfer coefficient." Journal of Heat Transfer 138, no. 11 (2016): 114501. [23] Shivanian, Elyas, Leyla AhmadSoltani, and Fatemeh Sohrabi. "Results for the heat transfer of a fin with exponential-law temperature-dependent thermal conductivity and power-law temperature-dependent heat transfer coefficients." Nonlinear Engineering 11, no. 1 (2022): 29-34. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 421 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 59 |
||
