Численное моделирование теплозащиты стенки с помощью испарения бинарной жидкой пленки
И. Бушелкиа1, М. Феддауи2, Ю.Х. Бенкала1, А. Шареф2, Н. Лабси1
1Университет науки и технологий им. Хуари Бумедьена, Алжир, Алжир
imene.bouchelkia1@gmail.com
2Университет им. Ибн Зохра, Адагир, Марокко
m.feddaoui@uiz.ac.ma
Ключевые слова: теплозащита стенки, испарение жидкой пленки, тепломассоперенос, бинарная смесь, вертикальный канал
Страницы: 739-759
Аннотация
Выполнено численное моделирование влияния водных смесей гликоля или спирта на эффективность тепловой защиты стенки канала от потока горячего воздуха путем испарения пленки бинарной жидкости. С помощью конечно-разностной схемы решались сопряженные уравнения для обеих фаз, дополненные соответствующими граничными условиями и условиями на границе раздела фаз. В работе исследована эффективность теплозащиты стенки как функция концентрации гликоля или этанола в жидкой пленке. Обсуждаются результаты исследования интенсивности тепломассопереноса в зависимости от состава пленки, расхода жидкости, температуры и скорости газового потока. Они показали, что при низком расходе жидкости на входе в канал смесь этанол-вода является лучшим выбором для теплозащиты по сравнению со смесью гликоль-вода. При высоком входном расходе охлаждающей жидкости оба варианта демонстрируют схожие закономерности, если доля воды в смеси превышает 60 %. Присутствие этиленгликоля в смеси уменьшает теплоперенос через скрытое тепло. Следовательно, понижение температуры стенки достигается посредством явного переноса тепла. Смесь вода-этиленгликоль обеспечивает эффективную теплозащиту от потока горячего воздуха. Соответственно, самым важным фактором, влияющем на степень теплозащиты, является толщина пленки, которая работает как теплоизолятор. Применение чистой воды без примесей обеспечивает высокую теплозащиту, но при этом получение неразрывной жидкой пленки является сложной задачей. Кроме того, перенос явного тепла дает бóльший вклад в эффективность теплозащиты чем теплоперенос скрытого тепла.
|
