Dyspersja masy w przepływach dwufazowych

Jan Nowosielski

Abstract

The mechanism of fluid element displacements in two phase flows was considered in the cases of mixing of fluid continuous phase with discrete solid particles, gas bubbles or liquid drops and then a mathematical description of passive scalar transport in the continuous phase was developed. The proposed mathematical model was based on the transport equation for probability distribution function, which was defined in six-dimensional phase space since the space position of fluid element as well its instantaneous velocity were taken as random variables. Two versions of the model were considered. In the first version, the constant relaxation time was taken as the scale of velocity fluctuations in the fluid and the probability of fluid element velocity change was connected with the time variable. The second version was based on the length scale of the fluctuations as well as the probability of the interaction between a fluid and the dispersed particle was assumed to be relative to the displacement of the fluid element. Characteristic features and properties of both model versions were described. It was shown that the so-called dispersion wave model* which was recently used in many research papers, should be recognized as a special case of the first version of the present model. The wave model was obtained if the fluid velocity fluctuations were assumed to have two-point distribution. By taking into account the mean velocity between the continuous and dispersed phase, the second version of the proposed model allowed to explain the mechanism of anisoim-py. which was usually observed in such two phase Hows. The solutions of the present model were derived for essential cases of fluid dispersion such as instantaneous mass point source and continuous point source. To verify the model, its theoretical predictions were compared with experimental results of mass dispersion in solid-liquid fluidi/ed bed. It was found that the second model version approximated very well the concentration profiles which had been obtained from a continuous tracer source in the radial as well as axial direction. The first model version, which was based on the constant time scale, did not provide correct approximations of the experimental results because too great effect of the initial tracer velocity on concentration profiles was predicted. This pertains also to the dispersion wave model, in which the relaxation time remains constant. The values of axial and radial dispersion coefficients were calculated using the second version of the present model. Additionally, the model allowed to determine the values of the length scale of liquid fluctuations and the mean square fluctuating velocity components in the radial and longitudinal direction. All determined magnitudes kept reasonable physical meaning.
Other language title versionsFluid dispersion in two phase flows
Book typeMonograph
Other categories ROZPRAWA_HABILITACYJNA
Author Jan Nowosielski (FCPE)
Jan Nowosielski,,
- Faculty of Chemical and Process Engineering
PublisherWUT Publishing House [Warsaw University of Technology (PW)]
Publishing place (Publisher address)Warszawa
Issue year2008
Book series /Journal (in case of Journal special issue)Prace Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej, [Prace Instytutu Inżynierii Chemicznej Politechniki Warszawskiej], ISSN 1234-4354
VolXXXII
No2
Pages123
Keywords in Polishdyspersja masy, przepływy dwufazowe, modele gradientowe
Keywords in Englishfluid dispersion, two phase flows, gradient models
Abstract in PolishPrzedmiotem pracy jest modelowanie transportu wielkości skalarnych w strumieniu płynu mieszanym przez cząstki fazy rozdrobnionej. Przedstawiono dwie wersje modelu dyspersji masy, w którym wykorzystano równanie transportu dla funkcji rozkładu uwzględniającej nic tylko położenie, lecz także chwilową prędkość elementu płynu jako zmienną losową. W pierwszej wersji modelu prawdopodobieństwo zmiany prędkości zostało uzależnione tylko od upływu czasu, w drugiej natomiast wprowadzono parametr o wymiarze długości, a prawdopodobieństwo zmiany prędkości uzależniono także od aktualnej wartości prędkości elementu płynu. W pracy opisano własności obu wersji modelu oraz przedstawiono wyniki ich weryfikacji w oparciu o dane doświadczalne uzyskane w warstwie fluidalnej ciecz-ciało stałe. Stwierdzono, że model oparty na parametrze o wymiarze długości dobrze opisuje rozprzestrzenianie znacznika w badanym przepływie, natomiast model ze stałym czasem relaksacji nie przewiduje poprawnie radialnych rozkładów stężenia przy ciągłym wprowadzaniu znacznika do złoża fluidalnego, gdy początkowa prędkość roztworu znacznika przewyższa prędkość fazy ciągłej. Na podstawie danych doświadczalnych wyznaczono wartości współczynników dyspersji oraz wielkości tworzące te współczynniki, a więc składowe fluktuacyjnc prędkości i wielkości określające skalę mchów przypadkowych w fazie ciągłej. Pokazano także, że model falowy stosowany obecnie coraz częściej do opisu dyspersji masy w różnych rodzajach przepływów stanowi szczególny przypadek zaprezentowanej wersji modelu ze stałym czasem relaksacji, z której jest otrzymywany przy założeniu dwupunktowego rozkładu fluktuacji prędkości płynu.
Publication identifier Go to the library catalogue
Internal identifierICHP-M.000495
Languagepl polski
Score (nominal)12
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
Confirmation
Are you sure?