Numerical investigation of heat transfer in fuel-water emulsion droplet

Marian Gieras , Roman Rodzewicz

Abstract

This paper aims to investigate heat flow in fuel/water emulsion droplet using ANSYS Fluent code. A model was tested under different boundary conditions including various flow temperatures, velocities, droplet sizes, water contents, etc… The rate of a temperature increment was monitored inside dispersed phase droplets. The obtained results were compared to find out in which case boiling point was reached in all water droplets simultaneously. Such a temperature distribution is suspected to be the main condition for microexplosion occurrence. However, this should be confirmed experimentally. Simulations show that a higher temperature and a smaller droplet diameter may promote microexplosion. Also it appears that there exists an optimal flow velocity, when the difference of time of reaching boiling point for every water droplet is the smallest. The minor, but a very interesting observation concerns a negligible impact of water presence on heat distribution. It has been shown that treating an emulsion droplet as a continuum with an averaged specific heat of water and oil may result in an error less than 1%. It is an useful conclusion that enables the analytical approach to the problem. The obtained results provide a solid basis for further experimental research
Author Marian Gieras (FPAE / IHE)
Marian Gieras,,
- The Institute of Heat Engineering
, Roman Rodzewicz (FPAE / IHE)
Roman Rodzewicz,,
- The Institute of Heat Engineering
Journal seriesArchivum Combustionis, ISSN 0208-4198, [], (B 12 pkt)
Issue year2018
Vol38
No1
Pages1-10
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishemulsja paliwowo-wodna, mikroeksplozja, redukcja NOx, transfer ciepła z kropli, symulacja numeryczna
Keywords in Englishfuel-water emulsion, microexplosion, NOx reduction, droplet heat transfer, numerical simulation
Abstract in PolishCelem artykułu jest zbadanie przepływu ciepła w kropli emulsji paliwowo-wodnej za pomocą ANSYS Fluent code. Model był testowany dla różnych warunków brzegowych, dla różnych temperatur przepływu, prędkości, rozmiarów kropli i zawartości wody itp. Szybkość przyrostu temperatury była określana w kroplach fazy rozproszonej. Uzyskane wyniki porównano, aby ustalić, w którym przypadku punkt wrzenia został osiągnięty jednocześnie we wszystkich kropelkach wody. Uważa się, że taki rozkład temperatury jest głównym warunkiem wystąpienia mikroeksplozji. Należy to jednak potwierdzić eksperymentalnie. Symulacje pokazują, że wyższa temperatura i mniejsza średnica kropelek mogą sprzyjać mikroeksplozji. Wydaje się również, że istnieje optymalna prędkość przepływu, gdy różnica czasu osiągnięcia temperatury wrzenia dla każdej kropli wody jest najmniejsza. Niewielka, ale bardzo interesująca obserwacja dotyczy znikomego wpływu obecności wody na rozkład ciepła. Wykazano, że traktowanie kropelek emulsji jako continuum z uśrednionym ciepłem właściwym wody i oleju jest obarczone błędem mniejszym niż 1%. Jest to przydatna konkluzja, która umożliwia analityczne podejście do problemu. Uzyskane wyniki stanowią solidną podstawę do dalszych badań eksperymentalnych
Languageen angielski
Score (nominal)12
ScoreMinisterial score = 12.0, 18-03-2019, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 12.0, 18-03-2019, ArticleFromJournal
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back