شبیه سازی عددی رژیم جریان قطره ای در یک لوله ی قائم
چکیده
در تحقیق حاضر، جریان قطره¬ای شامل قطرات آب معلق در جریان بخار درون لوله¬ای قائم، با روش عددی فاز گسسته شبیه-سازی شده است. در این روش علاوه بر حل معادلات انتقال برای فاز پیوسته، فاز گسسته با دیدگاه لاگرانژی شبیه¬سازی می-شود و تأثیر متقابل فاز¬ها با در نظر گرفتن ترم¬هایی در معادلات فاز پیوسته لحاظ می¬گردد. بررسی جریان قطره¬ای از نظر تعادل ترمودینامیکی و ارزیابی ضریب انتقال حرارت و دمای دیواره از اهداف این پژوهش می¬باشند. نتایج نشان می¬دهد در صورت فقدان تعادل ترمودینامیکی در جریان قطره¬ای، انتقال حرارت از بخار به قطرات آنقدر آهسته است که وجود قطرات تقریباً نادیده گرفته می¬شود. بنابراین، با افزایش دبی جرمی قطرات، چون میزان دبی جرمی بخار کاهش می¬یابد، ضریب انتقال حرارت نیز کاهش خواهد یافت. اما هنگامی که تعادل ترمودینامیکی به¬طور کامل در این رژیم برقرار گردد، نرخ انتقال حرارت از بخار به قطرات آنقدر سریع است که دمای بخار تا زمانی که تمامی قطرات تبخیر شوند، در دمای اشباع ثابت می-ماند. در این حالت با افزایش دبی جرمی قطرات، ضریب انتقال حرارت افزایش می¬یابد. در این تحقیق، به¬منظور شبیه¬سازی عددی جریان قطره¬ای در دو وضعیت تعادل و عدم تعادل ترمودینامیکی، قطرات آب با قطر¬های مختلف به بخار اشباع تزریق گردید و تأثیر افزودن قطرات به فاز بخار و تغییرات فشار، شار¬ جرمی کل، شار حرارتی و کیفیت بخار ورودی بر دمای دیواره، میزان انتقال حرارت جریان قطره¬ای و همچنین میزان تبخیر قطرات بررسی شد و به منظور اعتبار¬سنجی روش عددی ارائه شده، نتایج حاصل با داده¬ها و روابط تجربی موجود مقایسه گردید.