Badanie przepływów z konwekcją swobodną w ośrodkach jednorodnych i binarnych

• Autorzy: Kowalewski T. A. , Błogowska K. , Rebow M. , Banaszek J.

Warianty tytułu

EN

Study of free convection in homogeneous and binary systems

• Konferencja: X Sympozjum Wymiany Ciepła i Masy (14-18.09.1998 ; Świeradów Zdrój)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania konwekcji naturalnej w wodnych roztworach chlorku soli, również w obecności przemiany fazowej (zamarzania wody). Badania dotyczą przepływu w niewielkim naczyniu sześciennym o dwóch pionowych izotermicznych ściankach przeciwległych. Pozostałe cztery ścianki wykonane są z materiału o niskim przewodnictwie cieplnym. Przeprowadzono pomiary pól temperatur i prędkości dla stanu konwekcji ustalonej jak i dla procesu tworzenia się lodu, dla czystej wody oraz roztworów soli o różnych koncentracjach wagowych. Pomiary wykonano metodą anemometrii i termometrii obrazowej (Particle Image Velocimetry & Thermometry), wykorzystując do wizualizacji zawiesinę ciekłokrystaliczną. Rezultaty badań dla konwekcji swobodnej wody porównano z rezultatami numerycznymi otrzymanymi dla dwuwymiarowego schematu opartego o metodę elementów skończonych, rozwiązując obok równań momentu pędu, sprzężony problem przewodnictwa cieplnego w cieczy i zamykających ją ściankach naczynia. Rezultaty pomiarów wskazują na złożony charakter przepływu, zależny od silnych efektów nieliniowych związanych z anomalią gęstości wody, oraz gradientu koncentracji składnika stałego (soli).

EN

The thermal convection of water and aqueous solution of sodium chloride (concentration 1.5% and 7%) is investigated experimentally and numerically in a cubic cavity, with two opposite vertical walls kept at prescribed temperature. The analysis is carried out of for the pure convection of water and its solute cold (wall temperature Tc=0 oC). The opposite hot wall temperature is fixed at Th=+5C, +10C and +15C. The time history of the velocity fields are measured using liquid crystals seeding. It was observed that the thermal boundary conditions of non-isothermal side walls have a triggering effect on the flow configuration. Investigated thermosolutal convection demonstrated transition from a double - circulation flow pattern observed for the pure water (Th=+10C and +15C) to the single, double roll circulation at the upper part of the cavity with a wide stagnant layer at the bottom. The Finite Element mode is used to simulate heat transfer and fluid flow in the water driven by heat conduction and buoyancy forces. The fixed grid algorithm is based on the semi-implicit operator splitting technique tied with the enthalpy - porosity approach. In the numerical investigations the adiabatic TBC have been tested successively.

Słowa kluczowe

PL

konwekcja naturalna; ośrodki binarne; przemiana fazowa; ciekłe kryształy; anemometria obrazowa; termografia obrazowa

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej. Konferencje
• Rocznik: 1998
• Tom: Vol. 53, nr 9
• Strony: 425--432
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.4

Twórcy

autor

Kowalewski T. A.

autor

Błogowska K.

autor

Rebow M.

autor

Banaszek J.

• Instytut Podstawowych Problemów Technik PAN ul. Świętokrzyska 21 00-049 Warszawa