Streszczenie: Artykuł dotyczy symulacji numerycznej wymiany masy i ciepła w turbulentnym przepływie faza stała - faza ciekła dla zakresu średnich średnic cząstek stałych od 0,1 do 0,8 mm odbywa się w przewodzie horyzontalnym. Model matematyczny zakłada, że turbulentny przepływ jest osiowo-symetryczny natomiast lepkość równa jest lepkości cieczy nośnej, a gęstość zależna jest od koncentracji fazy stałej. Model matematyczny zawiera uśrednione po czasie równanie pędu a problem domknięcia rozwiązano poprzez zastosowanie dwu-równaniowego modelu turbulencji, w którym zastosowano funkcję tłumiącą turbulencje zaproponowaną przez autora. Model matematyczny służy do przewidywania strat ciśnienia w przewodach tłocznych oraz profilu prędkości dla objętościowej koncentracji fazy stałej w zakresie (10-40)%. Wyniki symulacji demonstrują zasadniczy wpływ liczby Reynoldsa i koncentracji fazy stałej na liczbę Nusselta.
Abstract: The paper deals with the numerical simulation of mass and heat exchange in turbulent flow of solid-liquid mixture in the range of averaged solid particle diameter from 0.10mm to 0.80mm, named further as the medium slurry. Physical model assumes that dispersed phase is fully suspended and a turbulent flow is hydro-dynamically, and thermally developed in a straight horizontal pipeline. Taking into account the aforementioned assumptions the slurry is treated as a single-phase flow with increased density, while viscosity is equals to a carrier liquid viscosity. The mathematical model constitutes time averaged momentum equation in which the turbulent stress tensor was designated using a two-equation turbulence model, which makes use of the Boussinesq eddy-viscosity hypothesis. Turbulence damping function in the turbulence model was especially designed for the medium slurry. In addition, an energy equation has been used in which a convective term was determined from the energy balance acting on a unit pipe length, assuming linear changes of temperature in main flow direction. Finally, the mathematical model of non-isothermal medium slurry flow comprises four partial differential equations, namely momentum and energy equations, equations of kinetic energy of turbulence and its dissipation rate. Four partial differential equations were solved by a finite difference scheme using own computer code. The objective of the paper is to examine the influence of Reynolds number on temperature profiles and Nusselt number in turbulent flow of medium slurry in the range of solids concentration from 0% to 30% by volume. The effect of influential factors on heat transfer between the pipe and slurry is analysed. The paper demonstrates substantial impact of Reynolds number and solids volume fraction on the Nusselt number. The results of numerical simulation are reviewed.
Pełny tekst 
DOI 
Web of Science