Dynamika procesu parowania pojedynczej kropli wody przy małych liczbach Webera

• Autorzy: Smakulski P. , Pietrowicz S.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2015.16

Warianty tytułu

EN

Evaporation process dynamics of single water droplet at low Weber numbers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jedną z metod chłodzenia powierzchni o dużej gęstości strumienia ciepła jest wykorzystanie rozpylaczy cieczowych. Proces odbioru ciepła rozpylonej cieczy zachodzi przez przemianę fazową płynu, którego tempo jest uzależnione od warunków początkowych, takich jak prędkość i średnica początkowa kropel cieczy. W artykule podjęto próbę obliczenia dynamiki procesu parowania pojedynczej kropli wody rozpylanej na płaskiej powierzchni ciała stałego, przy różnych liczbach Webera. Zaprezentowano model numeryczny odparowania wody oparty na metodzie lokalizacji powierzchni swobodnej Volume of Fluid (VoF). Symulację wykonano dla prędkości 1, 2, 3 i 4 m/s oraz początkowych średnic kropel równych odpowiednio 100, 150 i 200 m. Liczby We osiągnęły wartości od 1,35 do 32,35.

EN

One of the cooling methods for high heat flux surfaces is the spray cooling method. The heat removal process of sprayed liquid occurs by the phase transformation of liquid, whose rate depends on the initial conditions such as velocity and initial diameter of the liquid droplets. The article shows the attempt to calculate the evaporation process dynamics of single water droplet spraying on flat surface of solid body at different Weber numbers. The numerical model of water evaporation based on the location of the free surface method – Volume of Fluid (VoF), was presented in this paper. Calculations were performed for the velocities of 1, 2, 3, and 4m/s, and initial droplets diameter of 100, 150 and 200 m. The value of the Weber number were from 1.35 to 32.35.

Słowa kluczowe

PL

obliczenia numeryczne; rozpylacze cieczowe; dynamika parowania kropli

EN

numerical calculations; liquid sprayer; drop evaporation dynamics

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 87 [291], nr 2
• Strony: 161--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Smakulski P.

• Politechnika Wrocławska, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Pietrowicz S.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] Agostini B., Fabbri M., Park J.E., Wojtan L., Thome J.R., Michel B.: State of the art of high heat flux cooling technologies, Heat Transf. Eng., 28 (2007), 258-281.
• [2] Bejan A.: Convective heat transfer, Wiley, New York 2004.
• [3] Chandra S., Di Marzo M., Qiao Y., Tartarini P.: Effect of liquid-solid contact angle on droplet evaporation, Fire Saf. J., 27 (1996), 141-158.
• [4] Chunqiang S., Shuangquan S., Changqing T., Hongbo X.: Development and experimental investigation of a novel spray cooling system integrated in refrigeration circuit, Appl. Therm. Eng., 33-34 (2012), 246-252.
• [5] Hirt C., Nichols B.: Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries, J. Comput. Phys., 39 (1981), 201-225.
• [6] Huang W.: An improved block-based thermal model in hotspot 4.0 with granularity considerations, Proc. Int. Cond. WDDD’07, San Diego 2007.
• [7] Orzechowski Z., Prywer J.: Wytwarzanie i zastosowanie rozpylonej cieczy, WNT, Warszawa 2008.
• [8] Rein M.: Phenomena of liquid drop impact on solid and liquid surfaces, Fluid Dyn. Res., 12 (1993), 61-93.
• [9] Šikalo Š., Marengo M., Tropea C., Ganić E.: Analysis of impact of droplets on horizontal surfaces, Exp. Therm. Fluid Sci., 25 (2002), 503-510.
• [10] Smakulski P.: Method of high heat flux removal by usage of liquid spray cooling, Arch. Thermodyn., 34 (2013), 173-184.
• [11] Strotos G., Gavaises M.: Numerical investigation on the evaporation of droplets depositing on heated surfaces at low Weber numbers, Heat Mass Transf., 51 (2008), 1516-1529.
• [12] Sun D.L., Xu J.L., Wang L.: Development of a vapor-liquid phase change model for volume-of-fluid method in FLUENT, Int. Commun. Heat Mass Transf., 39 (2012), 1101-1106.