Modelowanie trybów przenoszenia ciepła i masy w szybko obracającym się cylindrze


2

Moje pytanie dotyczy równoczesnego przenoszenia ciepła i masy w obrotowym układzie cylindrów. System można wyszczególnić jako:

  1. Obrotowy cylinder zawiera wilgotną porowatą substancję o kształcie bryły.
  2. Strumień powietrza dostaje się do cylindra osiowo i może go opuścić poprzez perforacje na tylnej powierzchni cylindra lub promieniowo przez perforacje na zakrzywionej powierzchni.
  3. Wlot powietrza ma nieco wyższą temperaturę niż porowate medium i przenosi wilgoć z powierzchni porowatego ośrodka.
  4. Obroty cylindra wynoszą około +/- 25 przez większość 1 godziny pracy. Ale przez 5 minut w środku czasu pracy dochodzi do 1400 RPM.

W czasie niskich obrotów modelowałem system przenoszenia masy i masy w.r.t. Analogia NTU. Równania są z grubsza następujące:

$ Re = \ frac {\ dot {m_ {air}} D_ {drum}} {\ mu m_ {porous}} $, $ Pr = \ frac {Cp_ {air} \ mu} {k_ {air}} $

$ j = a Re ^ {- b} $, $ NTU = \ frac {j} {Pr ^ {\ frac {2} {3}}} $

$ h_ {porous \, air} A_ {cylinder} = (NTU) \ times \ dot {m_ {air}} Cp_ {air} $

$ Q_ {air \, to \, porous} = h_ {porous \, air} A {{cylinder} \ times (T_ {air} - T_ {porous}) $

Transfer masy jest charakteryzowany również w oparciu o NTU. Siłą napędową jest różnica ciśnień cząstkowych.

Głównym źródłem wymiany ciepła jest różnica temperatury b / w napływającego powietrza i substancji porowatej, $ T_ {powietrze} = T_ {porowatość} + 45 $ na początku. W przypadku transferu masy $ (X_ {nasycenie na powierzchni porowatej} - X_air) $, różnica w ułamku molowym między zawartością wody w powietrzu wejściowym a warstwą nasyconą na powierzchni substancji porowatej.

Chcę wiedzieć, jak zmieniłyby się warunki wymiany ciepła przy bardzo wysokich obrotach. Będzie to całkowicie mieszany system z większą odpornością na przepływ osiowy niż wcześniej. Czy więc analogia NTU nadal byłaby stosowana w takich warunkach? Jeśli nie, jak mogę go zmodyfikować lub zastąpić?

Proste liczby dla systemu: - System at low RPM

System at high RPM

Wszelkie sugestie są mile widziane.


Czy różnica ciśnień na porowatym podłożu jest znacząca? Lub inaczej mówiąc, czy obrót cylindra zwiększa różnicę ciśnień o znaczną ilość? Trudno uwierzyć, że tak, ale niepoznawalny z podanymi danymi. Dlaczego mówisz, że będzie większy opór przed osiowym przepływem?
— Floris

Przy wysokich obrotach, porowaty materiał rozchodzi się po zakrzywionej powierzchni cylindra i pokrywa wszystkie perforacje obecne na zakrzywionej powierzchni. Powietrze może przejść tylko przez perforację na swojej tylnej powierzchni. Zakładam też, że przy tak wysokim przepływie RPM wzór przepływu wewnątrz bębna będzie w przeważającej mierze rotacyjny. Chociaż przypuszczam, że powinienem był powiedzieć: ogólny spadek ciśnienia dla przepływu przez bęben zwiększa raczej niż większy opór przepływu osiowego. W każdym razie chciałem wiedzieć, jak zmienia się charakterystyka ciepła / masy w takim stanie.
— user1768201

Czy nie masz na myśli "większej odporności na przepływ promieniowy"? Jeśli zakrywasz boczne otwory, masa może wypływać tylko z końca. Zaczynam myśleć, że jest to raczej kwestia inżynierii niż fizyki ... i że problem jest niewystarczająco dobrze opisany, aby zrobić duży postęp w odpowiedzi na to. Przynajmniej nie wiem, jak na to odpowiedzieć.
— Floris

Cześć Floris, Przede wszystkim dziękuję za poświęcenie czasu i uwagi. Powinienem był dodać liczby z oryginalnym problemem. Dodałem je teraz. Chciałbym również dodać, że nie interesuje mnie spadek ciśnienia ani profil przepływu, ale jego wpływ na przenoszenie ciepła / masy. Mam dane empiryczne dotyczące spadku ciśnienia. To, co naprawdę chciałem wiedzieć, to jak w systemie z wysoką prędkością obrotową, odbywa się przenoszenie ciepła / masy. I tak, to problem inżynieryjny. Myślałem, że to podlega fizyce przenoszenia ciepła. Ale jeśli możesz skierować mnie na odpowiednie forum, to też byłoby to bardzo cenne.
— user1768201

Cześć Floris, podniosłem flagę do przeniesienia pytania. Dziękuję za to. Źródłem ciepła jest powietrze, które ma o 40 ° C wyższą temperaturę na początku niż mokra porowata substancja. Cylinder metalowy i porowata substancja będąca radiatorem. W celu przeniesienia masy źródłem jest wilgotna porowata substancja i nasycona warstwa powietrza, która tworzy się na jej powierzchni. Powietrze odprowadza wilgoć, osuszając porowatą substancję.
— user1768201
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.