Тепломассообмен в двухфазных многокомпонентных турбулентных струйных течениях

• Автор: Шустрова, Виктория Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

* 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДВУХФАЗНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ

1.1. Опубликованные результаты исследования двухфазных

* турбулентных струйных течений

1.2. Критический анализ опубликованных работ и цель данной работы

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВУХФАЗНЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОЛИДИСф ПЕРСНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ С

* ФАЗОВЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ, ИЗЛУЧЕНИЕМ, КОАГУЛЯЦИЕЙ И ДРОБЛЕНИЕМ ЧАСТИЦ

2.1. Осредненные уравнения баланса массы, количества

движения и энергии фаз
2.2. Описание процессов конденсации и испарения в
двухфазных струях
2.3. Описание процессов коагуляции и дробления капель в двухфазных струях
® 2.4. Замыкание системы осредненных уравнений. Граничные
условия
, 2.5. Модель турбулентности
2.6. Метод численного расчета
2.7. Выводы к разделу
3. ВЕРИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
3.1. Изотермическая двухфазная струя с твердыми частицами
3.2. Неизотермическая двухфазная струя с твердыми частицами
^ 3.3. Неизотермическая газокапельная струя с фазовыми
переходами

3.4. Выводы к разделу
А 4. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛООБМЕНА НА ПАРАМЕТРЫ ДВУХФАЗНОЙ
СТРУИ
4.1. Влияние конвективного теплообмена на параметры
двухфазной струи
4.2. Влияние теплообмена излучением на параметры
двухфазной струи
4.3. Выводы к разделу
5. ДВУХФАЗНЫЕ ГАЗОКАПЕЛЬНЫЕ СТРУИ С ФАЗОВЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ, КОАГУЛЯЦИЕЙ И ДРОБЛЕНИЕМ
КАПЕЛЬ
5.1. Результаты и анализ расчетов двухфазных многокомпонентных полидисперсных струй с фазовыми превраще-
# ниями, истекающих в среду с меньшей температурой
; 5.2. Результаты и анализ расчетов двухфазных многокомпонентных полидисперсных струй с фазовыми превраще-ниями, истекающих в среду с большей температурой
5.4. Выводы к разделу
6. УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УПРОЩЕННЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДВУХФАЗНЫХ СТРУЙ
6.1. Изотермические двухфазные струи постоянного состава
газовой фазы
® 6.2. Неизотермические двухфазные струи
6.3. Выводы к разделу
Ч ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
aR - постоянная Стефана-Больцмана для объемной плотности энергии излучения;
Cdj- коэффициент аэродинамического сопротивления частицы класса/;
су- удельная теплоемкость вещества частицы класса/;
ср - удельная теплоемкость газовой фазы при постоянном давлении;
Df- диаметр частицы класса/;
Dak - коэффициент диффузии компонента к газовой фазы;
ejj, Fjj и Kfj - коэффициент захвата, коэффициент исхода соударений и константа коагуляции при соударении капель классов/и /;
F - сила, площадь;
/ - удельная энтальпия;
ip - удельная энтальпия к-го компонента, претерпевающего фазовый переход;
Ки, Kv, Kuf и Kvf - отношения пульсационных скоростей фаз в конце и начале "жизни" моля;
к - кинетическая энергия турбулентности;
Lr , Lrp - средние длины свободного пробега излучения по Росселанду и по Планку;
/0 - путь перемешивания Прандтля; nif- масса частицы;
tif- счетная концентрация частиц класса/;
Р - давление;
Qf конв - конвективный тепловой поток, отнесенный к единице объема среды;
Q/r - удельное (приведенное к единице объема среды) результирующее излучение частиц;
qR - поток излучения;
R - газовая постоянная;
R0, R:р - радиусы начального сечения и границы струи;
Т - температура; t - время;
U - удельная внутренняя энергия;
и, v - проекции вектора скорости на оси координат хну;
2.3. Описание процессов коагуляции и дробления капель в двухфазных струях
В двухфазных газокапельных струях могут протекать процессы коагуляции и дробления капель.
Дробление капель, движущихся в газовой среде, может происходить как за счет соударения капель между собой, так и за счет их обтекания газом (аэродинамическое дробление).
Процесс аэродинамического дробления определяется пятью критериями
подобия [26]: числом Вебера Уе = /ст, числом Лапласа
Ьр = £)ур уст/цу, числом Бонда Во = .ОуРуу/о, числом Струхаля Б1 = 2|Ж-числом Маха М = |Ж-Жу|/а, а также отношением плотностей р/ру-и вязкостей р/Цу ( V- ускорение капли, а - местная скорость
звука в газе, г - время). Из числа перечисленных критериев подобия наиболее сильное влияние на режим и интенсивность дробления капель оказывает число Вебера ¥е [26]. Поэтому в первом приближении можно считать, что аэродинамическое дробление капель определяется только критерием Вебера. Значение числа Вебера, соответствующее дроблению капель, называется критическим (Уекр). Величина ^/екр зависит от условий обтекания капель газом. При плавном изменении относительной скорости капель и газа, имеющем место в двухфазных струях, критическое значение числа Вебера равно 154-20 [26, 42]. Зная Уекр, можно определить скольжение (разность скоростей) фаз, при котором капля данного размера раздробится. Так при ^/екр=15, дробление капель воды диаметром 100 мкм будет происходить при скольжении фаз 90 м/с, а капель керосина того же диаметра - при скольжении 60 м/с. В газокапельных струях, которые рассматриваются в разделе 5 данной работы, скольжение фаз невелико и