تاثیرات خواص فیزیکی و تشعشعی محیط متخلخل بر راندمان بازیافت انرژی حرارتی

افزایش راندمان حرارتی دستگاه ها در صنعت مقوله ای بوده که همواره مورد بحث و تحقیق دانشمندان و محققین قرار داشته است. بازیابی انرژی از گازهای داغ خروجی از سیستم های حرارتی توسط محیط متخلخل یکی از راههائی است که اخیرا جهت افزایش راندمان حرارتی این گونه دستگاه ها مطرح شده است. با نصب لایه متخلخل در مسیر عبور گازهای داغ می توان انرژی بسیار زیادی از گاز را توسط انتقال حرارت جابجائی دریافت نموده و این انرژی کسب شده را طریق تشعشع به داخل سیستم بازگرداند. ضریب نشر و جذب انرژی تشعشعی محیط متخلخل بالا بوده و نتیجتا تبدیل انرژی دریافت شده به انرژی تشعشی و تابش آن به پائین دست و بالدست جریان بخوبی انجام پذیر خواهد بود. پارامترهای فیزیکی و تشعشعی لایه متخلخل بگونه ای انتخاب شده اند تابخش اعظم انرژی تشعشعی تولید شده، در جهت بالادست جریان تابیده شود. یک سیستم اولیه جریان گاز داغ که در آن گاز غیر تابشی از داخل یک محیط متخلخل عبور می کند در نظر گرفته شده است. محیط متخلخل علاوه بر عمل انتقال حرارت جابجائی با گاز داغ، قابلیت جذب، نشر، و پخش نرژی تابشی را نیز دارا می باشد. معادلات انرژی مربوط به گاز، لایه متخلخل، و معادلات مربوط به انتقال حرارت تشعشعی که با یکدیگر وابسته می باشند، بطور هم زمان و به صورت عددی حل گردیده اند. تاثیر خواص تشعشعی و فیزیکی محیط متخلخل از جمله ضرایب نشر، جذب، پخش، و ضخامت اپتیکی، بر راندمان حرارتی سیستم مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که میزان تغییرات درجه حرارت گاز خروجی از لایه با تغییرات عمق اپتیکی محیط متخلخل نسبت معکوس دارد. لذا افزایش ضخامت اپتیکی لایه متخلخل، افزایش راندمان بازیافت حرارتی را بدنبال خواهد داشت. نتایج همچنان نشان می دهد که افزایش ضریب پخش انرژی تشعشعی محیط متخلخل بر میزان جذب انرژی از طریق مکانیزک جابجائی توسط لایه تاثیر منفی دارد. این امر به نوبه خود باعث کاهش راندمان بازیافت حرارتی لایه متخلخل خواهد شد. اما در مواردی که شار تشعشعشی زیادی از بالادست جریان (داخل سیستم) به لایه متخلخل تابیده شود، بالا بودن قدرت پخش انرژی تشعشی لایه، علیرغم خاصیت انعکاس زیاد آن، می تواند در بهبود عملکرد حرارتی محیط متخلخل مرثر واقع گردید.