Modelowanie oscylacji temperatury powierzchni grzejnej we wrzeniu w mikrokanale

• Autorzy: Grzybowski H. , Mosdorf R.

Warianty tytułu

EN

Modelling of microchannel heating surface temperature oscilations in boiling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy analizowano wymianę ciepła i masy w układzie zawierającym mikrokanał. Przedstawiono model pozwalający symulować oscylacje wielkości opisujących wymianę ciepła i masy w mikrokanale (temperatury powierzchni grzejnej, ciśnienia, natężenia przepływu cieczy). Do opisu przepływu mieszaniny dwufazowej zastosowano jednowymiarowy model przepływu typu - ‘homogeneous flow model’. Model przepływu ciepła w ściance mikrokanału oparto na jednowymiarowym równaniu przewodnictwa ciepła z uwzględnieniem zmiennego w czasie strumienia ciepła pobieranego przez wrzącą ciecz. Otrzymane wyniki symulacji pokazują, że pojawienie się oscylacji parametrów opisujących wymianę ciepła i masy w mikrokanale określone jest poprzez wzajemną interakcję pomiędzy układem zasilającym wymiennik ciepła w ciecz, a układem dostarczającym ciepło do mikrokanału. Uzyskany w modelu scenariusz pojawiania się oscylacji parametrów opisujących wymianę ciepła i masy obserwowany był w badaniach eksperymentalnych.

EN

In this paper the heat and mass transfer inside the systems with microchannel was analyzed. Proposed in the paper model allows to simulate the oscillations of parameters describing the heat and mass transfer inside microchannel (heating surface temperature, pressure, liquid flow rate). To describe the two-phase mixture flow the one-dimensional flow model type called 'homogeneous flow model' was used. The model of the heat transfer inside the microchannel walls was based on the one-dimensional heat conduction equation with changing in time the heat flux absorbed by the boiling liquid. The obtained simulation results show that the appearance of the oscillations of parameters describing the heat and mass transfer inside the microchannel is determined by the mutual interactions between the liquid supply and the heat supply systems of the microchannel. The similar oscillations patterns of parameters describing the heat and mass transfer obtained from the model was observed in experimental researches.

Słowa kluczowe

PL

mikrokanał; wymiana ciepła; wymiana masy; mikrowymiennik

EN

microchannel; heat transfer; mass transfer; micro-exchanger

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 14, nr 45
• Strony: 52--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Grzybowski H.

• Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka

autor

Mosdorf R.

• Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka

Bibliografia

• 1. Ledinegg M.: Instability of flow during natural and forced circulation. “Die Waerme” 1938, 61, p. 891-898.
• 2. Stenning A.H.: Instabilities in the flow of a boiling liquid. “Journal of Basic Engineering” 1964, 86, p. 213-228.
• 3. Kakac S.,Bon B.: A review of two-phase flow dynamic instabilities in tube boiling systems. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2008, Vol.: 51 Issue: 3-4.
• 4. Mosdorf R., Ping Cheng, Wu H.Y., Shoji M.: Non-linear analyses of flow boiling in microchannels. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2005, Vol. 48, p. 4667-4683.
• 5. Brutin D., Tadrist L.: Pressure drop and heat transfer analysis of flow boiling in a minichannel: influence of the inlet condition on two-phase flow stability. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2004, Vol. 47, p. 2365-2377.
• 6. Thome J. R.: Engineering Data Book III , Wolverine Tube, Inc ,2004.
• 7. Wu H.Y., Cheng P.: Visualization and measurements of periodic boiling in silicon microchannels. “International Journal of Heat Mass Transfer” 2003, Vol. 46, p. 2603-2614.
• 8. Wu H.Y., Cheng P.: Liquid/two-phase/vapor alternating flow during boiling in microchannels at high heat flux. “Int. Commun. Heat Mass Transfer” 2003, Vol. 30, p. 295-302.
• 9. Wu H.Y., Cheng P.: Boiling instability in parallel silicon microchannels at different heat flux. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2004, Vol. 47, p. 3631-3641.
• 10. Warrier G.R., Dhir V.K.: Momoda L. A.: Heat transfer and pressure drop in narrow rectangular channels. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2008, Vol. 51, p. 399-433.
• 11. Cicchitti A., Lombaradi C,. Silversti M., Soldaini G., Zavattarlli R.: Two-phase cooling experiments - pressure drop heat transfer burnout measurements. “Energia Nucleare” 1960, 7, p. 407-425.
• 12. Carey V.P.: Liquid-vapor phase-change phenomena: an introduction to the thermophysics of vaporization and condensation processes in heat transfer equipment. Hemisphere Publishing Corp., Washington 1992.
• 13. Wang G., Cheng P., Wu H.: Unstable and stable flow boiling in parallel microchannels and in a single microchannel. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2007, Vol 50, p. 4297-4310.