Труды 4-й РНКТ (2006). Том 6. Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена

Лобанов П.Д., Пахомов М.А.
Исследование влияния дисперной фазы на структуру опускного газожидкостного течения в трубе

Институт теплофизики СО РАН им. С.С. Кутателадзе, г. Новосибирск, Россия

Аннотация

Выполнены совместные экспериментальное и расчетное исследования локальной структуры опускного газожидкостного потока в вертикальной трубе с внутренним диаметром 20 мм. Эксперимент проводился при постоянных расходных параметрах газа и жидкости, но различных размерах пузырьков. Разработана модель расчета опускного течения турбулентной жидкости и воздушных пузырьков в двухскоростном приближении эйлерового подхода и проведено численное исследование.

Заключение

Разработана эйлерова двухжидкостная модель для описания процессов переноса импульса и массы в двухфазных опускных газожидкостных течениях в каналах. Для моделирования турбулентности несущей среды используется модифицированная k-ε- модель турбулентности.

Выполнен численный расчет движения опускного пузырькового потока в трубе, проведено сравнение с результатами эксперимента. Даже небольшие концентрации пузырьков приводят к значительной деформации профиля скорости жидкости по сравнению с однофазным режимом течения, особенно в пристенной части трубы. С ростом объемного расходного газосодержания наблюдается появление в пристенной зоне локальных максимумов скорости несущей фазы. Вблизи стенки значения пульсаций скорости жидкости ниже, чем для однофазного режима. В приосевой зоне канала значения пульсаций выше, чем в однофазном потоке. Показано, что данная модель качественно правильно описывает локальные распределения пузырьков по сечению канала. Наблюдается удовлетворительное согласие между результатами расчетов и измерений осредненных величин скорости жидкости, ее пульсаций и профиля локального газосодержания по сечению трубы.

Показано распределение сил, действующих на пузырек, в опускном газожидкостном потоке. Наибольшие значения по модулю имеют подъемная сила, сила турбулентной миграции и турбулентной дисперсии. Максимумы этих сил находятся в непосредственной близости от стенки канала. Основными силами, вызывающими поперечную миграцию в опускных потоках являются: подъемная сила (сила Сэффмена), силы турбулентной миграции (сила турбофореза) и турбулентной дисперсии.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проектов РФФИ 04-01-00328 и 05-08-33586) и Фонда Президента РФ для молодых кандидатов наук (грант МК-1184.2005.8). Авторы выражают признательность О.Н. Кашинскому и В.И. Терехову и В.В. Рандину за обсуждение полученных результатов и ценные замечания в ходе подготовки этой работы.

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Любов В.К. Исследование эффективности работы золоулавливающих устройств