آنالیز عددی فرآیند جوشش در جریان دو فاز حلقوی داخل لوله های قائم

در این مقاله فرآیند انتقال حرارت جوشش که در کاربردهایی از قبیل طراحی دیگ های بخار Water-Tube اراپراتورها و سایر مبدل های حرارتی حائزاهمیت است. بررسی گردیده است. در تحلیل عددی انجام شده، فرآیند انتقال حرارت جوشش در حالت جریان دو فاز حلقوی داخل لوله های عمودی در جریان بسمت بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. در این بررسی اثرات مربوط به گرادیان فشار در امتداد محوری جریان، تغییرات ضخامت فیلم مایع در طول جریان ، اصطکاک در سطح تماس فاز مایع با دیواره لوله و سطح تماس فاز مایع با فاز بخار در نظر گرفته شده است. در مدل فیزیکی موردنظر، هر مقطع از جریان به دو ناحیه، فیلم نازک مایع در مجاورت دیواره لوله و فاز بخار در مرکز لوله تقسیم شده است. با در نظر گرفتن اثر کمیت های فوق با فرضیتات مناسب، معادلات پیوستگی و اندازه حرکت برای هر دو فاز در امتداد محوری لوله بصورت یک بعدی و در حالت ناپایدار نوشته شده و به کمک روش های اختلاف محدود موجود، میدان مورد بحث در امتداد محوری جریان حل شده است. پس از حل میدان جریان، کمیت های مختلف مربوط به حرکت سیال و متغیرهای انتقال حرارت از جمله، ضخامت لایه مایع در مجاورت دیواره لوله گرادیان فشار در امتداد محوری، مقدار جزء بخار دمای دیواره لوله و ضریب انتقال حرارت بدست می آید. این امر بواسطه تهیه یک برنامه کامپیوتری امکان پذیر شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل عددی حاضر بانتایج تجربی ارائه شه توسط Schrock-Grosstman و تحلیل عددی ارائه شده توسط Fujita مقایسه شده است. در این مقایسه پارامترهایی از قبیل تغییرات گرادیان فشار محوری جزء بخار، نسبت لغزش دمای دیواره لوله در نظر گرفته شده است.