odes of a Liquid Film Falling Down a Vertical Cylinder at Different Contact Angles

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

We present the results of a three-dimensional numerical simulation of the dynamics of a falling film of a mixture of refrigerants, 0.9 mol fraction R21 + R114, considering the liquid flow along the outer lateral surface of a round vertical cylinder for a Reynolds number of 104 and contact angles of 10°, 30°, 50°, 70°, and 90°. The simulation was carried out using the volume of fluid (VOF) method in the OpenFOAM software. The contact angle has a significant effect on the area of the wetted surface due to a change in the modes of liquid falling down the cylinder. The following flow modes are identified: continuous film, stable jet mode, cascade jet mode, and massive jet mode. These modes are similar to the modes of fluid flow on horizontal tubes.

Sobre autores

A. Sakhnov

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: aleksei_sakhnov@mail.ru
630090, Novosibirsk, Russia

O. Volodin

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: aleksei_sakhnov@mail.ru
630090, Novosibirsk, Russia

N. Pecherkin

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: aleksei_sakhnov@mail.ru
630090, Novosibirsk, Russia

A. Pavlenko

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: aleksei_sakhnov@mail.ru
630090, Novosibirsk, Russia

Bibliografia

  1. Dai Z., Zhang Y., Wang S., Nawaz K., Jacobi A. Falling-film Heat Exchangers Used in Desalination Systems: A Review // Int. J. Heat Mass Transfer. 2022. V. 185. 122407.
  2. Hu X., Jacobi A.M. The Intertube Falling Film: Part 1. Flow Characteristics, Mode Transitions, and Hysteresis // Trans. ASME: J. Heat Transfer. 1996. V. 118. P. 616.
  3. Li M., Lu Y., Zhang S., Xiao Y. A Numerical Study of Effects of Counter-current Gas Flow Rate on Local Hydrodynamic Characteristics of Falling Films over Horizontal Tubes // Desalination. 2016. V. 383. P. 68.
  4. Karmakar A., Acharya S. Numerical Simulation of Falling Film Flow Hydrodynamics over Round Horizontal Tubes // Int. J. Heat Mass Transfer. 2021. V. 173. 121175.
  5. Ramadan Z., Park C.W. Hydrodynamic Behavior of Liquid Falling Film over Horizontal Tubes: Effect of Hydrophilic Circular Surface on Liquid Film Thickness and Heat Transfer // Case Studies in Thermal Engineering. 2021. V. 24. 10082.
  6. De Arroiabe P.F., Martinez-Urrutia A., Peña X., Martinez-Agirre M., Mounir Bou-Ali M. Influence of the Contact Angle on the Wettability of Horizontal-Tube Falling Films in the Droplet and Jet Flow Modes // Int. J. Refrigeration. 2018. V. 90. P. 12.
  7. Iso Y., Chen X. Flow Transition Behavior of the Wetting Flow between the Film Flow and Rivulet Flow on an Inclined Wall // J. Fluids Eng. 2011. V. 133. 091101.
  8. Sebastia-Saez D., Gu S., Ranganathan P., Papadikis K. 3D Modeling of Hydrodynamics and Physical Mass Transfer Characteristics of Liquid Film Flows in Structured Packing Elements // Int. J. Greenhouse Gas Control. 2013. V. 19. P. 492.
  9. Sebastia-Saez D., Gu S., Ranganathan P., Papadikis K. Meso-scale CFD Study of the Pressure Drop, Liquid Hold-Up, Interfacial Area and Mass Transfer in Structured Packing Materials // Int. J. Greenhouse Gas Control. 2015. V. 42. P. 388.
  10. Sebastia-Saez D., Gu S., Ramaioli M. Effect of the Contact Angle on the Morphology, Residence Time Distribution and Mass Transfer into Liquid Rivulets: A CFD Study // Chem. Eng. Sci. 2018. V. 176. P. 356.
  11. Singh R.K., Galvin J.E., Sun X. Three-dimensional Simulation of Rivulet and Film Flows over an Inclined Plate: Effects of Solvent Properties and Contact Angle // Chem. Eng. Sci. 2016. V. 142. P. 24.
  12. Lavalle G., Sebilleau J., Legendre D. Rivulet Cascade from Falling Liquid Films with Side Contact Lines // Phys. Rev. Fluids. 2020. V. 5. 124001.
  13. Gu C., Zhang R., Zhi X., Zhu S., Qiu L. Numerical Investigation on the Flow Characteristics of Liquid Oxygen and Water in the Structured Packing // Cryogenics. 2020. V. 110. 103140.
  14. Smolka L.B., SeGall M. Fingering Instability Down the Outside of a Vertical Cylinder // Phys. Fluids. 2011. V. 23. 092103.
  15. Mayo L.C., McCue S.W., Moroney T.J. Gravity-driven Fingering Simulations for a Thin Liquid Film Flowing Down the Outside of a Vertical Cylinder // Phys. Rev. E. 2013. V. 87. 053018.
  16. Hirt C.W., Nichols B.D. Volume of Fluid (VOF) M-ethod for the Dynamics of Free Boundaries // J. Comput. Phys. 1981. V. 39. № 1. P. 201.
  17. Ding Z., Wong T.N., Liu R., Liu Q. Viscous Liquid Films on a Porous Vertical Cylinder: Dynamics and Stability // Phys. Fluids. 2013. V. 25. 064101.
  18. Стародубцева И.П., Павленко А.Н., Володин О.А., Суртаев А.С. Особенности динамики повторного смачивания перегретой поверхности стекающей пленкой криогенной жидкости // Теплофизика и аэромеханика. 2012. Т. 19. № 3. С. 347.
  19. Павленко А.Н., Суртаев А.С., Цой А.Н., Стародубцева И.П., Сердюков В.С. Динамика повторного смачивания перегретой поверхности стекающей пленкой жидкости // ТВТ. 2014. Т. 52. № 6. С. 886.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2.

Baixar (751KB)
3.

Baixar (1MB)
4.

Baixar (43KB)
5.

Baixar (504KB)
6.

Baixar (559KB)
7.

Baixar (560KB)
8.

Baixar (1MB)
9.

Baixar (1MB)
10.

Baixar (151KB)

Declaração de direitos autorais © А.Ю. Сахнов, О.А. Володин, Н.И. Печеркин, А.Н. Павленко, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».