Modeling of Flooding in the Channel of Contact Devices

Autor: Kuzmenko, Ihor, Gourjii, Alexandre
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Наукові вісті КПІ; № 1 (2017): ; 7-13
Научные вести КПИ; № 1 (2017): ; 7-13
Research Bulletin of the National Technical University of Ukraine "Kyiv Politechnic Institute"; № 1 (2017): Engineering; 7-13
ISSN: 1810-0546
2519-8890
Popis: Проблематика. Розробка або вдосконалення енергоощадних технологій у пристроях і апаратах зі спільним протіканням гідро- і аеродинамічних течій потребує глибшого розуміння фізичних явищ, які відбуваються в них. Тому проблема гідродинаміки спільної течії повітря та плівки води в каналах насадки контактних тепломасообмінних апаратів є актуальною.Мета дослідження. Встановлення залежностей параметрів плівки води та повітряного потоку в критичних режимах руху теплоносіїв у контактних тепломасообмінних апаратах із регулярною насадкою, що містить систему вертикально розміщених каналів.Методика реалізації. Поставлена мета досягається за рахунок формулювання та розв’язання аналітичної моделі стаціонарного руху в’язких нестисливих рідин – плівки води та повітря. Модель описується рівнянням Нав’є–Стокса, яке для вісесиметричного випадку в циліндричній системі координат зводиться до системи звичайних диференціальних рівнянь.Результати досліджень. Показано, що на межі розділу фаз (за протитечійного руху повітря і плівки води) існує потік повітря у приплівковому шарі, що співнаправлений із плівкою води. Товщина шару повітря, що рухається прямотечійно вниз поблизу межі розділу фаз (за протитечійного руху теплоносіїв), залежить від градієнта тиску, який протидіє гравітаційному збіганню плівки під дією тяжіння. За визначеного значення градієнта тиску відбувається зупинка руху плівки на межі розділу фаз, і двофазовий потік переходить у режим підвисання плівки. Подальше зростання градієнта тиску в режимі підвисання приводить до руху плівки води і повітря у приплівковому шарі, направленому вертикально вгору. В цьому разі на межі розділу фаз (за протитечійного руху повітря і плівки води) існує потік плівки у приплівковому шарі, що співнаправлений із потоком повітря.Висновки. Встановлено безрозмірні значення швидкості повітря при перекиданні руху, підвисанні плівки, захлинанні залежно від радіуса каналу та значень чисел Рейнольдса.
Проблематика. Разработка или усовершенствование энергосберегающих технологий в устройствах и аппаратах с совместно протекающими гидро- и аэродинамическими течениями требует более глубокого понимания физических явлений, происходящих в них. Поэтому проблема гидродинамики совместного течения воздуха и пленки воды в каналах насадки контактных теплообменных аппаратов является актуальной.Цель исследования. Установление зависимостей параметров пленки воды и воздушного потока в критических режимах течения теплоносителей в контактных тепломассообменных аппаратах с регулярной насадкой, содержащей систему вертикально размещенных каналов.Методика реализации. Поставленная цель достигается за счет формулировки и решения аналитической модели стационарного движения вязких несжимаемых жидкостей – пленки воды и воздуха. Модель описывается уравнением Навье–Стокса, которое для осесимметрического случая в цилиндрической системе координат сводится к системе обыкновенных дифференциальных уравнений.Результаты исследований. Показано, что на границе раздела фаз (при противоточном движении воздуха и пленки воды) существует поток воздуха в припленочном слое, сонаправленный с пленкой воды. Толщина слоя воздуха, движущегося прямоточно вниз вблизи границы раздела фаз (при противоточном движении теплоносителей), зависит от градиента давления, который препятствует гравитационному стеканию пленки. При определенном значении градиента давления происходит остановка движения пленки на границе раздела фаз, и двухфазный поток переходит в режим подвисания пленки. Дальнейший рост градиента давления в режиме подвисания приводит к движению пленки воды и воздуха в припленочном слое, направленном вертикально вверх. В этом случае на границе раздела фаз (при противоточном движении) существует поток пленки в припленочном слое, движущийся в направлении потока воздуха.Выводы. Установлены безразмерные значения скорости воздуха при опрокидывании движения, подвисании пленки, захлебывании в зависимости от радиуса канала и значений чисел Рейнольдса.
Background. Contact economizers for recuperation of waste gases use hydraulic and aerodynamic flows and require a deeper understanding of their physical phenomena. So, the problem of hydrodynamics of common air flow and water film in channels of regular packing of contact economizers is important.Objective. Finding dependencies between water film and air flow at critical modes of coolant flow in the contact heat mass transfer devices with a regular packing containing a system of vertical channels.Methods. The goal is achieved by formulating and solving analytical model of stationary flowing of incompressible viscous liquids: water film and air. The model is described by the Navier–Stokes equation, reduced to a system of ordinary differential equations for viscous flow in a cylindrical coordinate system.Results. It is shown that at the interface (for countercurrent movement of air and water film) there is air flow near water film that is moving down along with a water film. The thickness of the air-flow moving down near the interface (for countercurrent movement of air and water film), depends on the pressure gradient which prevents the gravitational running-off of the film. At a certain value of the pressure gradient the film stops at the interface of phases and the two-phase flow enters the mode of the film hanging. A further increasing of the pressure gradient at the film hanging mode causes the movement of the water film and air near the film layer vertically upwards. In this case, at the interface (for countercurrent movement) there is a film flow near the film layer moving in the direction of air flow.Conclusions. Dimensionless values of the air velocity at movement flipping, film hanging, and flooding depending on the channel radius and Reynolds number values are established.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: