Numeričko istraživanje bazenskog ključanja i mehanizama razmene toplote na zagrejačkom zidu

Abstract

Ključanje je fenomen koji se odvija u procesnim, termoenergetskim i hemijskim postrojenjima i opremi. Precizno predviđanje koeficijenta prelaza toplote pri projektovanju i dimenzionisanju opreme u kojoj se odvija ključanje je veoma važno sa stanovišta sigurnosti i pouzdanosti rada. U ovom radu su prikazani rezultati numeričkog istraživanja bazenskog ključanja i mehanizama razmene toplote između zagrejačkog zida i ključajućeg fluida. Numeričko istraživanje je bazirano na formiranju modela za zagrejački zid kao i primeni modela dva fluida za dvofaznu mešavinu tečne i parne faze. Model zagrejačkog zida je zasnovan na rešavanju jednačine nestacionarnog provođenja toplote, dok je model dva fluida zasnovan na rešavanju jednačina bilansa mase, količine kretanja i energije za tečnu i parnu fazu posebno. Spregnutost ova dva modela je ostvarena uzimanjem u obzir mikro parametara, kao i odgovarajućim modeliranjem prenosa toplote na mestima gde nastaje mehur i prenosa toplote na tečni film koji okružuje mehurove. Razvijeni model uzima u obzir broj mesta nukleacije, prečnik mehura, vreme zadržavanja mehura na zagrejačkom zidu i ugao kvašenja kao parametre koji određuju dinamiku ključanja. Takođe, analizirano je kako ugao kvašenja, različite vrste materijala zagrejačkog zida pri različitim vrednostima toplotnih flukseva utiču na pregrejanje zida. Prikazani rezultati su upoređeni sa izmerenim vrednostima dostupnim u literaturi i ostvarena su zadovoljavajuća slaganja.