Opory przepływu mieszaniny dwufazowej gaz-ciecz w minikanałach

• Autorzy: Wacławczyk A. , Wacławczyk P. , Ulbrich R.

Warianty tytułu

EN

Pressure drops of gas-liquid two-phase flow in minichannels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opory przepływu mieszaniny dwufazowej odgrywają kluczową rolę już na etapie projektowania urządzeń, czy instalacji. Warunkują one bowiem właściwą i bezpieczną eksploatację wielu aplikacji. W obecnych czasach zgodnie z trendem miniaturyzacji, projektanci często zmuszeni są do wykorzystywania coraz mniejszych elementów składowych. Kilkumilimetrowe przewody, zwane minikanałami, znalazły szerokie zastosowanie w miniwymiennikach ciepła oraz minireaktorach. W literaturze przedmiotu znajduje się wiele metod obliczeniowych oporów przepływu dwufazowego opracowanych zarówno dla kanałów konwencjonalnych jak i minikanałów. W pracy niniejszej postanowiono przeanalizować jedenaście z nich oraz na podstawie własnych badań wyznaczyć ich dokładności obliczeniowe. Jako najdokładniejszą metodę z analizowanych wyznaczono poprawkę Mishimy-Hibikiego, zaś jako najbardziej uniwersalną model homogeniczny oraz klasyczną metodę Lockharta-Martinellego.

EN

Predicting two-phase pressure drops along the mini tube plays an important role already at the design stage. It defines the proper and safe operating conditions of many devices. Nowadays, the tendency of miniaturization of devices can be observed in nearly all branches of industry. Consequently, there is a need to use smaller and smaller components in the devices. Mini channels are used to construct mini heat exchangers and mini reactors. There are many two‑phase flow pressure drops correlation models prepared for conventional and mini channels reported in literature. In this paper, it was decided to examine eleven of them and based on own research check their calculations accuracy. It was found that the Mishima‑Hibiki model derived from literature offers the possibility of most accurate mathematical modeling. Furthermore, it was also found homogeneous and Lockhart-Martinelli models as the most universal ones.

Słowa kluczowe

PL

opory przepływu; minikanały; kanały konwencjonalne; modele korelacyjne

EN

pressure drops; minichannels; conventional channels; correlation models

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 9
• Strony: 46--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Wacławczyk A.

• Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Środowiska Politechniki Opolskiej

autor

Wacławczyk P.

• Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Środowiska Politechniki Opolskiej

autor

Ulbrich R.

• Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Środowiska Politechniki Opolskiej

Bibliografia

• [1] Kumar P.: Numerical Investigation of Fluid Flow and Heat Transfer in Microchannel, Department of Mechanical Engineering National Institute of Technology Rourkela, 2009
• [2] Wang H., Peterson R. B.: Performance enhancement of a thermally activated cooling system using microchannel heat exchangers, Industrial and Manufacturing Engineering, Oregon State University Corvallis, OR 97331, USA, 2011
• [3] Schubert K., Brandner J., Fichtner M., Linder G., Schygulla U., Wenka A.: Microstructure devices for applications in thermal and chemical process engineering, Microscale Thermophysical Engineering, t.5, 2001
• [4] Brauner N., Moalem-Maron D.: Identification of the range of small diameter conduits, regarding two-phase flow pattern transition, Int. Com. Heat and Mass transfer 19, 29-39, 1992
• [5] Ghiaasiaan S. M., Abdel-Khalik S. I.: Two--phase flow in microchannels, Advanced Heat Transfer 34, 145-254, 2000
• [6] Kawahara A., Chung P. M.-Y., Kawaji M.: Investigation of two-phase flow pattern, void fraction and pressure drop in microchannel, Int. J. Of Multiphase Flow 28, 1411-1435, 2002
• [7] Suo M., Griffith P.: Two-phase flow in capillary tubes, Journal of Basic Engineering 86, 576, 1964
• [8] Kandlikar S. G., Grande W. J.: Evolution of microchannel flow passages – thermohydraulic performance and fabrication technology, Proceedings of IMECE 2002 ASME Int. Mechanical Engineering Congress & Exposition November 17-22, New Orleans, Louisiana, 2002
• [9] Mehendale S. S., Jacobi A. M., Shah R. K.: Fluid flow and heat transfer at micro – and meso-scales with applications to heat exchanger design, Appl. Mech. Rev. 53, 175-193,2000
• [10] Wongwises S., Disawas S., Kaewon J., Onuraj C.: Two-phase evaporative heat transfer coefficients of refrigerant HFC-134a under forced flow conditions in a small horizontal tube, Int. Comm. Heat Mass Transfer 27, 35-48, 2000
• [11] Lockhart R. W., Martinelli R. C.: Proposed correlation of data for isothermal two-phase two-component flow in pipes, Chem. Eng. Progr., 1949, t.45, no.1, s.39
• [12] Drobniak S.: Mechanika płynów, Politechnika Częstochowska, 2008
• [13] Chisholm D.: A theoretical basis for the Lockhart-Martinelli correlation for two-phase flow, Int. J. Heat Mass Transfer, 1967, t.10, s.1761
• [14] Troniewski L., Ulbrich R.: Two-phase gas-liquid flow in rectangular channels, Chem. Eng. Sci., 1984, vol. 39, nr 4, s. 751-765
• [15] Chisholm D.: Pressure gradient during flow of incompressible two-phase mixtures through pipes, venturis and orifices plates. Brit. Chem. Eng., 12(9), 1368-1371 (1967)
• [16] Chisholm D., Laird A. D. K.: Two-phase flow in rough tubes. Trans. ASME, J. Heat Transfer, 80, 276-286 (1958)
• [17] Friedel L.: Improved friction pressure drop correlations for horizontal and vertical two-phase pipe flow. European Two-Phase Flow Group Meeting, Ispra, Italy, Paper E2, 1979
• [18] Mc Adams W. H.: Heat Transmission, Mc Graw-Hill, New York 1954
• [19] Muller-Steinhagen H., Heck K.: A simple pressure drop correlation for two-phase flow in pipes, Chem. Eng. Process, 1986, t.20, s.297
• [20] Fourar M., Bories S.: Experimental study of air-water two-phase flow trough a fracture (narrow channel) Int. J. Multiphase Flow, 21, 621-637 (1995)
• [21] Mishima K., Hibiki T.: Some characteristics of air-water two-phase flow in small diameter vertical tubes, Int. J. of Multiphase Flow, 22, 1996, 703-712
• [22] Lee H. J., Lee S. Y.: Pressure drop correlations for two-phase flow with horizontal channels with low aspect ratios, Int. J. of Multiphase Flow, 27, 2001, 2043-2062
• [23] Qu W., Mudawar I.: Measurement and prediction of pressure drop in two-phase micro-channel heat sinks, Int. J. of Heat and Mass Transfer 46, 2737-2753, 2003