تحلیل عددی تقطیر جریان لایه ای درون لولۀ شیبدار با احتساب افت فشار و تنش برشی

در این مقاله، انتقال حرارت تقطیر درون لولههای شیبدار برای یک جریان دوفاز بخار- مایع در حالت لایهای و همجهت تحلیل شده است. تحلیل حاضر با ارائۀ یک راه حل کلی و با در نظر گرفتن اثرات شیب لوله، گرادیان فشار محوری و تنشبرشی میان فازی برای شرایط فشار اشباع ورودی متفاوت، اختلاف دمای مختلف جداره و بخار اشباع، طول و قطر متفاوت لوله و همچنین نرخ جرمی متفاوت بخار ورودی به محاسبۀ ضرایب انتقال حرارت محلی و میانگین در طول لوله پرداخته است. مدل فیزیکی ارائه شده در این تحلیل شامل سه ناحیه جریان مجزا میباشد. نوشتن معادلات بقاء برای سه ناحیۀ مذکور و استفاده از تقریب لایۀ نازک، در نهایت منجر به یک معادلۀ دیفرانسیل غیرخطی پارهای بر حسب ضخامت فیلم تقطیر خواهد شد. به منظور حل عددی معادلۀ توزیع ضخامت حاصل از ادغام مجموعه معادلات بقاء از یک روش تکرار پذیر تلفیقی استفاده شده است. نشان داده شده است که نتایج تحلیل حاضر در یک تطابق منطقی با دادههای آزمایشگاهی قرار دارند. بر اساس نتایج حاصل از حل، منحن یهای توزیع افت فشار، درجه حرارت اشباع، سطح آزاد لایۀ انباشته شده و ضرایب انتقال حرارت ترسیم شدهاند. نتایج برای جریان بخار اشباع ورودی با اعداد رینولدز بین 20000 تا 30000 و دمای اشباع ورودی 70 تا 100 درجۀ سانتیگراد ارائه شدهاند. نتیجه نشان میدهد ک ه افزایش زاویۀ شیب موجب کاهشضریب انتقال حرارت کلی میشود.

کلیدواژه ها:

دوفازی ، حل عددی ، لولۀ شیبدار ، جریان لایهای